垂直軸風力發(fā)電機葉片結(jié)構(gòu)設計.pdf

1、能源危機的日益嚴重促進了新能源的發(fā)展,風能成為廣受矚目的新能源之一。近年來垂直軸風力機開始引起關(guān)注,當下還沒有成熟的大功率機型得到廣泛的應用。葉片是風力機的關(guān)鍵部件之一,其良好的氣動性能是風機獲得較高風能利用率的保證;其良好的結(jié)構(gòu)性能是風機能夠安全正常運行的保證,同時也能最大限度的降低葉片生產(chǎn)的成本。本文在葉片具有較好氣動性能的基礎(chǔ)上重點研究了葉片的結(jié)構(gòu)性能。具體研究內(nèi)容如下:
　　首先應用動量-葉素理論中的雙盤多流管模型計算分析

2、了相同雷諾數(shù)情況下多種應用較廣泛的翼型。主要研究了各翼型風能利用系數(shù)與尖速比之間的關(guān)系,由此篩選出了較適合本文設計目標的翼型,并確定了用來進一步驗證葉片性能的風輪結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　然后以篩選出的翼型作為葉片的外形輪廓,本文設計了新的葉片結(jié)構(gòu),葉片的結(jié)構(gòu)形式為蒙皮框架結(jié)構(gòu)。葉片內(nèi)部的框架結(jié)構(gòu)為主要受力構(gòu)件,葉片外部的蒙皮提供光滑氣動外形以及迎風面,內(nèi)部框架支撐蒙皮,保證蒙皮的氣動外形。本文基于通用有限元軟件ABAQUS重點對

3、葉片框架結(jié)構(gòu)進行設計、驗算以及優(yōu)化。使其達到葉片質(zhì)量、各極限荷載工況下葉片最大位移和最大應力均較小的優(yōu)化目標。并與其它幾種常用葉片結(jié)構(gòu)進行了對比計算分析,顯示出了本文設計的葉片結(jié)構(gòu)較優(yōu)良的力學特性。
　　最后為模擬葉片真實的工作情況,研究其動力特性,本文設計了功率為1MW風輪結(jié)構(gòu)。研究了各極限工況下風輪的力學性能,并重點關(guān)注了葉片變形和應力分布,結(jié)果表明葉片動力響應滿足規(guī)范要求。由于直葉片垂直軸風力機風輪的結(jié)構(gòu)特點,葉片工作時和風