在濕冷地區(qū)運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)組,結(jié)冰是影響風(fēng)力機(jī)安全可靠性的主要因素之一。槳葉覆冰使風(fēng)力機(jī)組效率降低,輸出功率減少,嚴(yán)重覆冰時(shí)還將導(dǎo)致機(jī)組的非計(jì)劃停機(jī),影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 由于目前還沒(méi)有成熟的風(fēng)力機(jī)槳葉除冰技術(shù),本文提出了一種基于超聲波技術(shù)的槳葉除冰新方法,探明了超聲波對(duì)覆冰的作用機(jī)理,推導(dǎo)出界面剪切應(yīng)力集中系數(shù)與輸入功率之間的定量關(guān)系。通過(guò)建立壓電結(jié)構(gòu)耦合分析的計(jì)算模型,計(jì)算得到換能器不同安裝距離下的最佳除冰頻率,所得結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,基于此,超聲波的風(fēng)力機(jī)槳葉除冰技術(shù)是有效的。 本文對(duì)槳葉的覆冰機(jī)理與影響槳葉覆冰的因素進(jìn)行了研究。根據(jù)槳葉覆冰的特點(diǎn),在Solidworks軟件中建立潔凈與覆冰槳葉的物理模型,借助有限元分析軟件ANSYS,計(jì)算了槳葉在靜止?fàn)顟B(tài)下、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下及不同覆冰厚度下的前五階固有頻率與振型,得到轉(zhuǎn)速、覆冰厚度對(duì)槳葉動(dòng)力特性的影響,這些研究為槳葉覆冰狀態(tài)檢測(cè)提供了理論依據(jù)。 利用所建立的槳葉覆冰物理模型,對(duì)覆冰槳葉進(jìn)行耦合計(jì)算,得到覆冰與基板界面處的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力值,并與覆冰的最大粘附應(yīng)力0.4MPa進(jìn)行比較,得到應(yīng)用于風(fēng)力機(jī)槳葉的最佳除冰頻率及換能器的安裝間距。...

【文章頁(yè)數(shù)】：94 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力機(jī)防除冰技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 存在的難點(diǎn)問(wèn)題
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
第2章 風(fēng)力機(jī)槳葉覆冰機(jī)理與影響因素分析
    2.1 風(fēng)力機(jī)槳葉覆冰機(jī)理
        2.1.1 槳葉覆冰的氣象條件
        2.1.2 槳葉覆冰的分類
    2.2 槳葉覆冰的影響因素分析
        2.2.1 氣溫對(duì)槳葉覆冰的影響
        2.2.2 空氣濕度對(duì)槳葉覆冰的影響
        2.2.3 不同相對(duì)風(fēng)速對(duì)槳葉覆冰的影響
        2.2.4 槳葉材料特性對(duì)覆冰的影響
        2.2.5 槳葉氣動(dòng)參數(shù)對(duì)覆冰的影響
    2.3 本章小結(jié)
第3章 覆冰狀態(tài)下風(fēng)力機(jī)槳葉動(dòng)力特性有限元分析
    3.1 風(fēng)力機(jī)槳葉的三維實(shí)體建模
        3.1.1 基于 SolidWorks 的風(fēng)力機(jī)槳葉建模方法
        3.1.2 槳葉實(shí)體建模舉例
    3.2 覆冰槳葉動(dòng)力特性的有限元分析方法
        3.2.1 振動(dòng)系統(tǒng)的基本方程
        3.2.2 覆冰槳葉的有限元?jiǎng)恿Ψ匠?br>        3.2.3 槳葉在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的振動(dòng)方程
        3.2.4 風(fēng)力機(jī)槳葉頻率譜響應(yīng)分析
    3.3 計(jì)算實(shí)例
        3.3.1 15kW 風(fēng)力機(jī)槳葉在靜止?fàn)顟B(tài)下的模態(tài)分析
        3.3.2 15kW 風(fēng)力機(jī)槳葉在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的模態(tài)分析
        3.3.3 風(fēng)力機(jī)槳葉在不同覆冰厚度下的模態(tài)分析
    3.4 風(fēng)力機(jī)槳葉在不同覆冰厚度下的諧響應(yīng)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 風(fēng)力機(jī)槳葉超聲波除冰理論與方法
    4.1 存在于覆冰與復(fù)合基板之間的導(dǎo)波
        4.1.1 結(jié)構(gòu)分析
        4.1.2 Lamb 波和 SH 波在板層中激發(fā)的位移場(chǎng)
        4.1.3 板層中的應(yīng)變場(chǎng)
        4.1.4 Lamb 波和 SH 波在板層中激發(fā)的應(yīng)力場(chǎng)
    4.2 超聲波除冰機(jī)理與能耗
        4.2.1 超聲波的除冰機(jī)理
        4.2.2 除冰的能耗
    4.3 超聲波除冰的數(shù)值模擬
        4.3.1 剪切應(yīng)力的定義
        4.3.2 計(jì)算模型的建立
    4.4 有限元數(shù)值計(jì)算及結(jié)果
        4.4.1 節(jié)點(diǎn)的選取
        4.4.2 計(jì)算結(jié)果
        4.4.3 不同極化方向下的最佳除冰頻率
        4.4.4 圓片狀壓電陶瓷片的最佳除冰頻率
    4.5 本章小結(jié)
第5章 槳葉超聲波除冰裝置開(kāi)發(fā)及其實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 膠結(jié)結(jié)構(gòu)中的超聲場(chǎng)數(shù)學(xué)模型
        5.1.1 超聲波在膠結(jié)結(jié)構(gòu)中的傳播模型
        5.1.2 膠結(jié)結(jié)構(gòu)中超聲場(chǎng)的位移傳遞矩陣
        5.1.3 界面處應(yīng)力表達(dá)式
    5.2 除冰裝置原型系統(tǒng)研制
        5.2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.2 系統(tǒng)的主要性能設(shè)計(jì)
    5.3 超聲波除冰的實(shí)驗(yàn)方案與設(shè)備
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        5.3.3 實(shí)驗(yàn)基本步驟
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析
        5.4.1 氣象條件對(duì)槳葉覆冰的影響
        5.4.2 不同頻率換能器與不同覆冰厚度對(duì)除冰效果的影響
        5.4.3 不同頻率下除冰比功率的計(jì)算
    5.5 工程中的換能器參數(shù)確定及其安裝方法
        5.5.1 換能器頻率的選擇與安裝部位的確定
        5.5.2 換能器在槳葉內(nèi)部的安裝
    5.6 本章小結(jié)
全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研情況
中文詳細(xì)摘要
英文摘要



本文編號(hào)：3752199