彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)平面渦卷彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)及模擬仿真.pdf

1、風(fēng)能是典型的隨機(jī)性和間歇性能源，風(fēng)電并網(wǎng)給電網(wǎng)會(huì)帶來沖擊，影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中引入儲(chǔ)能系統(tǒng)，利用其動(dòng)態(tài)吸收能量并適時(shí)釋放能量的特點(diǎn)，可改善風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的可控性，提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性。本文在機(jī)械式彈性儲(chǔ)能-發(fā)電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，根據(jù)大容量?jī)?chǔ)能的要求，對(duì)其關(guān)鍵部件平面渦卷彈簧開展了優(yōu)化設(shè)計(jì)及模擬仿真的研究，主要包括:
　　 首先，研究了平面渦卷彈簧及其特性曲線，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和儲(chǔ)能密度計(jì)

2、算;
　　 其次，以儲(chǔ)能密度最大為優(yōu)化目標(biāo)，以矩形截面平面渦卷彈簧的截面形狀尺寸為設(shè)計(jì)變量，對(duì)渦卷彈簧進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化后平面渦卷彈簧儲(chǔ)能密度進(jìn)行了計(jì)算和比較，得出優(yōu)化后的渦簧可有效提高儲(chǔ)能密度;
　　 再次，對(duì)優(yōu)化后的平面渦卷彈簧建立了有限元模型，運(yùn)用有限元軟件ansys對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)力分析和模態(tài)分析，通過應(yīng)力分析，得到了渦簧的最大變形量和最大應(yīng)力值，及其在受到固定扭矩作用下的變形情況;通過模態(tài)分析，得到了渦簧前20階