內(nèi)容簡(jiǎn)介：
兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組葉片的力學(xué)特性研究，碩士學(xué)位論文，共73頁(yè)。
摘要
葉片作為風(fēng)電機(jī)組機(jī)械系統(tǒng)中受力最為復(fù)雜、結(jié)構(gòu)最為多樣化的重要構(gòu)件,它的固有振動(dòng)特性、材料強(qiáng)度特性、耦合振動(dòng)特性,及其它力學(xué)特性問(wèn)題對(duì)風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行與整機(jī)性能有直接的影響。本文在分析了風(fēng)電機(jī)組葉片的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,引入了葉片空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論與載荷計(jì)算方法,以兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組葉片為研究對(duì)象,綜合利用有限元分析法、柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論、以及蔡一吳強(qiáng)度失效準(zhǔn)則,以及QZ算法對(duì)葉片的固有振動(dòng)特性,復(fù)合材料內(nèi)部的強(qiáng)度特性,以及與主軸軸系的組成的剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的振動(dòng)特性,進(jìn)行了研究。開展的具體研究工作內(nèi)容和獲得的主要結(jié)果如下:
1)葉片固有振動(dòng)特性的有限元建模方法研究。針對(duì)葉片固有振動(dòng)特性問(wèn)題,提出了一種基于有限元梁?jiǎn)卧碚摰娜~片模態(tài)振動(dòng)方程的建立方法,并采用雙步的QZ算法對(duì)其求解,得到葉片的固有頻率。將此方法用于1.2MW風(fēng)機(jī)葉片中,能夠快速的求解出葉片固有頻率,將其結(jié)果與Blade軟件結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果相差較小,證實(shí)了此方法的有效性。
2)旋轉(zhuǎn)葉片的材料強(qiáng)度特性計(jì)算方法研究。提出了一種基于有限元方法與Tsai-Wu強(qiáng)度失效準(zhǔn)則相結(jié)合的葉片材料強(qiáng)度特性研究方法。將此方法用于風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)葉片中,建立葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中多個(gè)位置處的有限元模型,分析葉片處于旋轉(zhuǎn)平面每個(gè)位置處的米塞斯等效應(yīng)力云圖。針對(duì)米塞斯等效應(yīng)力最大位置處的葉片危險(xiǎn)截面進(jìn)行研究,采用蔡吳強(qiáng)度準(zhǔn)則計(jì)算危險(xiǎn)截面位置,每層復(fù)合材料強(qiáng)度的強(qiáng)度指標(biāo),找到強(qiáng)度指標(biāo)最大位置處的鋪層位置。針對(duì)此層復(fù)合材料進(jìn)行研究,在只考慮葉片的重力載荷與離心力載荷單一載荷作用時(shí),材料的拉伸破壞極限減小;當(dāng)氣動(dòng)載荷分量與重力共同作用時(shí),葉片材料拉伸的破壞極限降低的最為嚴(yán)重。產(chǎn)生此種極限載荷降低的主要原因與復(fù)合材料的鋪層方向有關(guān)。
3)葉片與主軸耦合系統(tǒng)的振動(dòng)問(wèn)題研究。提出一種基于剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論的葉片與主軸系統(tǒng)組成的仿真模型,針對(duì)葉片與主軸軸系的振動(dòng)特性問(wèn)題進(jìn)行分析。葉片受到氣動(dòng)力與慣性力的作用在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi),葉根部出現(xiàn)較為明顯交變彎矩,葉尖出現(xiàn)周期性擺振位移,將其與Blade軟件計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析,結(jié)果相差較小;主軸轉(zhuǎn)速與葉片上的風(fēng)剪切作用引起的氣動(dòng)力不平衡,對(duì)主軸軸系的穩(wěn)定性具有較大影響,軸承間隙對(duì)主軸的振動(dòng)特性也具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。
研究表明,通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組葉片的力學(xué)特性分析,能夠?yàn)槿~片設(shè)計(jì)與整機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的確定提供充分的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:葉片;有限元分析;多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué);力學(xué)特性分析
第1章緒論
1.1選題背景
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,能源的過(guò)分需求與生態(tài)環(huán)境保護(hù)已成為一對(duì)不可調(diào)和的矛盾對(duì)立體。為了更好的將矛盾和解,迫使人們不得不 始了對(duì)新能源利用的探索,因此自20世紀(jì)90年代初以來(lái),風(fēng)能的利用一直以來(lái)都被世界所矚目。而風(fēng)電機(jī)組作為風(fēng)能轉(zhuǎn)換的主要工具自此也一直以來(lái)被廣泛應(yīng)用,據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)(GWEC)統(tǒng)計(jì)自1996年起至2013年全球風(fēng)電機(jī)組總裝機(jī)容量在逐年攀升,截止到2013年己實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組累計(jì)裝機(jī)容量318137MW[i],世界風(fēng)電行業(yè)正在快速發(fā)展。據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)(CWEA)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2012年中國(guó)(不含臺(tái)灣地區(qū))新增安裝風(fēng)電機(jī)組7872臺(tái),全年新增風(fēng)電裝機(jī)容量12960 MW,累計(jì)安裝風(fēng)機(jī)機(jī)組53764臺(tái),裝機(jī)總?cè)萘繛?5324.2 MW[2】,中國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)也已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展的階段。風(fēng)電行業(yè)蓬勃發(fā)展已經(jīng)讓人類己經(jīng)找了解決這一矛盾的平衡點(diǎn)。
但近幾年來(lái)由于全國(guó)大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組“棄風(fēng)”現(xiàn)象的出現(xiàn),風(fēng)電機(jī)組零部件的疲勞損壞,以及整機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電性能效率較低等技術(shù)性問(wèn)題的出現(xiàn),致使人們對(duì)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展前景有些堪憂。因此更多的研究學(xué)者正在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)以及零部件的分析與研發(fā)中,以解決遇到的工程問(wèn)題。葉片作為風(fēng)電機(jī)組機(jī)械系統(tǒng)中受力最為復(fù)雜、結(jié)構(gòu)最為多樣化的重要構(gòu)件它的力學(xué)特性問(wèn)題對(duì)風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行與整機(jī)性能有直接的影響。為了保證葉片輕質(zhì)量、高強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求,一般采用復(fù)合材料鋪層結(jié)構(gòu),它的材料強(qiáng)度特性問(wèn)題一直以來(lái)都是研究的重點(diǎn)問(wèn)題。
隨著風(fēng)機(jī)葉片的大型化,作用在風(fēng)機(jī)葉片上的載荷的時(shí)變性效果更為明顯,由于其本身又是柔性體,因此葉片的振動(dòng)是不可避免的。當(dāng)葉片固有振動(dòng)頻率與載荷頻率相近時(shí),葉片將會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)性振動(dòng),將導(dǎo)致葉片自身結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。而葉片在隨主軸正常工作過(guò)程中,也將會(huì)發(fā)生振動(dòng)變形,這種常規(guī)的振動(dòng)變形將引起的葉片自身的疲勞損壞,并且也會(huì)對(duì)整機(jī)發(fā)電效率產(chǎn)生影響�；谏鲜鲈�,本文擬對(duì)1.2MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片為研究對(duì)象,對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的固有振動(dòng)特性、材料強(qiáng)度特性,以及葉片與主軸軸系組成的稱合系統(tǒng)的振動(dòng)特性問(wèn)題進(jìn)行研究,為葉片的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的確定提供理論依據(jù)。
1.2風(fēng)電機(jī)組葉片的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
.......
相關(guān)說(shuō)明：
1. 如您下載的資料不止一份，建議您注冊(cè)成為本站會(huì)員。會(huì)員請(qǐng)登錄后下載。
2. 會(huì)員購(gòu)買金幣50元以下，0.7元/個(gè)，50元以上，0.5元/個(gè)。具體請(qǐng)看：下載與付款。
3. 會(huì)員48小時(shí)內(nèi)下載同一文件，不重復(fù)扣金幣。
4. 下載后請(qǐng)用WinRAR或 WinZIP解壓縮后使用。
5. 如仍有其他下載問(wèn)題，請(qǐng)看常見問(wèn)題解答。
下載地址：
|