风电塔筒三维流场及稳态特性研究
发布时间：2021-08-16 22:47
高科技的快速发展,推动着人类社会实现了巨大的飞跃。在人类社会不断进步的过程中,整个社会对能源的需求日益增大,能源短缺的问题也日益突出。由于风力发电有清洁且成本低的特点,成为世界各国争相发展的方向。塔筒是一种高耸结构,是风力发电机的主要构件。塔筒的正常工作对风力发电机的安全运行有着极其重要的影响。分析塔筒的静态和动态特性是风力发电安全性研究的一项重要内容。目前,针对风电塔筒的分析研究很多,但往往较少考虑风环境对塔筒的影响,实际上塔筒外部风场会使得塔筒产生一定的风致振动响应。风电场通常选择在平原地区,但特殊情况下,也可选择在的坡地上。研究风电场特性以及塔筒的力学特性,既可为风电塔筒的结构抗风设计及结构振动控制提供一些参考数据,也可为风电场选址提供一定的参考。本文考虑了风机塔筒位置所处的地形特点及风环境,计算了外部风场作用下塔筒的静风响应,对比分析了不同来流风速及两种地形下,塔筒周围的速度和压强分布规律以及塔筒的位移和应力变化规律。本文主要完成了以下几方面的研究。（1）推导建立了风电塔筒的弯曲振动控制方程,建立了塔筒的有限元模型,进行了模态分析,得到了塔筒的各阶固有频率和模态,分析了风电塔筒...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水平轴力发电机
不可再生的石化资源日益减少，且石化资源的使用会污染自然环境。面对这一现实问题，世界上多个国家已将目光转向了清洁能源的开发与利用，从而保护自然环境。世界各国均已投下巨额资金，发展水能、太阳能、地热能、风能等清洁能源。其中风能由于其分布广泛、清洁、成本低、利用率高等优点，已成为各国争相发展的重点正是世界各国的大力发展与推动，风能产业正处于发展迅速阶段。近 10 年来，风能产业以每年 30%以上的速度快速增长。我国也紧跟世界潮流，正大力发展风电产业。风电机组对于风电产业的发展具有举足轻重的作用。同时，风电塔筒是风电机组的支撑结构，对于风电机组的安全至关重要。风电塔筒是一种对风敏感的高耸结构。风电设备的优势依赖于丰富的风能资源，然而往往在风能资源分布较为丰富的地区气候等条件都非常恶劣，并且一年中的风能资源分布可能极不均匀。风电塔筒这类高耸结构的外形决定了风荷载引起的振动是影响其结构安全的主要因素。本文借助有限元分析软件对塔筒在三维流场中的稳态特性进行研究，同时对塔筒位于平地和坡地的三维流场进行分析，并进一步计算出风电塔筒的应力及位移。希望本文的分析对比能为塔筒优化设计提供参考，为塔筒在平地以及坡地地形条件下的选址提供参考。
风电塔筒三维流场及稳态特性研究段法兰连接处折断倒塌，塔筒中段、上段、风机机舱、轮毂顺势平铺在地风灾产生的危害巨大，Jack Cermak[8]率先提出了 风工程 这一概念。风工学科，是多学科的交叉综合，包括气弹性力学、结构动力学、材料力学、动力学等。其特点在于可以有效的应用于实际工程，但是对于理论上的研。自从塔科马悬索大桥垮塌事件之后，国际工程界开始关注风致振动，为开启了一个新的纪元。本文中对风电机塔筒的研究就需要使用到风工程的
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电场的风资源评估及产能预估[J]. 张雪芝,王维庆,王海云. 可再生能源. 2017(12)
[2]基于有限元法的兆瓦级风电机组塔筒静强度分析[J]. 王晓东,吴建华. 科技创新与生产力. 2017(12)
[3]考虑缺陷的大型风力机塔筒屈曲分析与稳定性设计[J]. 潘方树,王法武,柯世堂,唐敢. 太阳能学报. 2017(10)
[4]关于坡地建筑结构设计的探讨[J]. 王欣. 建材与装饰. 2017(05)
[5]风力发电机塔筒结构在坡地上的风压数值模拟[J]. 牛建刚,陈旭,闫梁. 土木工程与管理学报. 2016(06)
[6]电视塔的风致振动控制研究[J]. 程怡. 水利与建筑工程学报. 2016(06)
[7]基于不同单元的风力机塔筒受力分析[J]. 潘方树,王法武,仇德伦. 低温建筑技术. 2016(11)
[8]新疆地区风力发电场风资源分析及风机选型[J]. 卢萌,高伟. 科技展望. 2016(27)
[9]山区峡谷桥址处风场实测与数值模拟研究[J]. 沈炼,韩艳,蔡春声,董国朝,李春光. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(07)
[10]基于k-ε模型的实际地形风场CFD模拟研究[J]. 王远,陆志良,郭同庆. 太阳能学报. 2016(04)
博士论文
[1]结构流固耦合振动与流动控制的数值模拟[D]. 徐枫.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]水平轴风力机塔架静动态特性和流场分析[D]. 李乐.兰州理工大学 2016
[2]风力发电机塔架结构风压数值模拟研究[D]. 闫梁.内蒙古科技大学 2014
[3]风荷载作用下高耸塔架结构的动力响应[D]. 王博.兰州理工大学 2014
[4]基于ANSYS有限元软件对在役风电塔筒的静动态模拟与安全评估研究[D]. 曹力.兰州理工大学 2013
[5]风力发电机组塔筒结构分析研究[D]. 冯博.重庆大学 2010
[6]基于FLUENT软件的建筑物风场数值模拟[D]. 黄滢.华中科技大学 2005
本文编号：3346523
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水平轴力发电机
不可再生的石化资源日益减少，且石化资源的使用会污染自然环境。面对这一现实问题，世界上多个国家已将目光转向了清洁能源的开发与利用，从而保护自然环境。世界各国均已投下巨额资金，发展水能、太阳能、地热能、风能等清洁能源。其中风能由于其分布广泛、清洁、成本低、利用率高等优点，已成为各国争相发展的重点正是世界各国的大力发展与推动，风能产业正处于发展迅速阶段。近 10 年来，风能产业以每年 30%以上的速度快速增长。我国也紧跟世界潮流，正大力发展风电产业。风电机组对于风电产业的发展具有举足轻重的作用。同时，风电塔筒是风电机组的支撑结构，对于风电机组的安全至关重要。风电塔筒是一种对风敏感的高耸结构。风电设备的优势依赖于丰富的风能资源，然而往往在风能资源分布较为丰富的地区气候等条件都非常恶劣，并且一年中的风能资源分布可能极不均匀。风电塔筒这类高耸结构的外形决定了风荷载引起的振动是影响其结构安全的主要因素。本文借助有限元分析软件对塔筒在三维流场中的稳态特性进行研究，同时对塔筒位于平地和坡地的三维流场进行分析，并进一步计算出风电塔筒的应力及位移。希望本文的分析对比能为塔筒优化设计提供参考，为塔筒在平地以及坡地地形条件下的选址提供参考。
风电塔筒三维流场及稳态特性研究段法兰连接处折断倒塌，塔筒中段、上段、风机机舱、轮毂顺势平铺在地风灾产生的危害巨大，Jack Cermak[8]率先提出了 风工程 这一概念。风工学科，是多学科的交叉综合，包括气弹性力学、结构动力学、材料力学、动力学等。其特点在于可以有效的应用于实际工程，但是对于理论上的研。自从塔科马悬索大桥垮塌事件之后，国际工程界开始关注风致振动，为开启了一个新的纪元。本文中对风电机塔筒的研究就需要使用到风工程的
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电场的风资源评估及产能预估[J]. 张雪芝,王维庆,王海云. 可再生能源. 2017(12)
[2]基于有限元法的兆瓦级风电机组塔筒静强度分析[J]. 王晓东,吴建华. 科技创新与生产力. 2017(12)
[3]考虑缺陷的大型风力机塔筒屈曲分析与稳定性设计[J]. 潘方树,王法武,柯世堂,唐敢. 太阳能学报. 2017(10)
[4]关于坡地建筑结构设计的探讨[J]. 王欣. 建材与装饰. 2017(05)
[5]风力发电机塔筒结构在坡地上的风压数值模拟[J]. 牛建刚,陈旭,闫梁. 土木工程与管理学报. 2016(06)
[6]电视塔的风致振动控制研究[J]. 程怡. 水利与建筑工程学报. 2016(06)
[7]基于不同单元的风力机塔筒受力分析[J]. 潘方树,王法武,仇德伦. 低温建筑技术. 2016(11)
[8]新疆地区风力发电场风资源分析及风机选型[J]. 卢萌,高伟. 科技展望. 2016(27)
[9]山区峡谷桥址处风场实测与数值模拟研究[J]. 沈炼,韩艳,蔡春声,董国朝,李春光. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(07)
[10]基于k-ε模型的实际地形风场CFD模拟研究[J]. 王远,陆志良,郭同庆. 太阳能学报. 2016(04)
博士论文
[1]结构流固耦合振动与流动控制的数值模拟[D]. 徐枫.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]水平轴风力机塔架静动态特性和流场分析[D]. 李乐.兰州理工大学 2016
[2]风力发电机塔架结构风压数值模拟研究[D]. 闫梁.内蒙古科技大学 2014
[3]风荷载作用下高耸塔架结构的动力响应[D]. 王博.兰州理工大学 2014
[4]基于ANSYS有限元软件对在役风电塔筒的静动态模拟与安全评估研究[D]. 曹力.兰州理工大学 2013
[5]风力发电机组塔筒结构分析研究[D]. 冯博.重庆大学 2010
[6]基于FLUENT软件的建筑物风场数值模拟[D]. 黄滢.华中科技大学 2005
本文编号：3346523
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