基于有限元分析的风力发电机混合式塔筒强度及稳定性分析
本文选题:混合式塔架 + 屈曲 ; 参考:《青岛大学》2017年硕士论文
【摘要】:近年来,由于气候变化和能源供应的持续关注,催生了风电产业的发展。随着风电行业的不断发展,单机的容量也在越来越大,风力发电机塔架的高度也在越来越高。然而随着塔架高度的不断增加,传统的钢制塔架表现出他的一些局限性,主要包括运输安装、塔架成本、维护方面的等等问题。在这样的情况下,下混上钢的混合式塔架为这些问题提供了很好的解决方案。本文以100米高的2MW机组为例,结合内蒙古某风场载荷情况,根据欧洲及其国内的相关标准,分别对塔筒的强度、刚度和稳定性进行了综合性的分析。然后结合有限元的理论对该组合式的塔架进行了模态分析,以确保塔架不会发生共振的现象。最后将该下混上钢的混合式塔架和传统的钢制塔架进行了经济方面的对比。通过以上的研究表明:由理论计算所得塔筒强度、刚度和稳定性均满足该风场的载荷要求。由有限元理论求得该塔架的固有频率,并确定了在塔架运转的风速范围内,塔架的固有频率和1P及3P均没有交点,故该塔架不会发生共振。最后通过下混上钢的组合结构和钢制塔架的对比,我们可以得出,在高度位于100~140米的范围内,混合式塔架的经济性更好,安装和运输更方便,维护也更便捷。
[Abstract]:In recent years, due to the continuous concern of climate change and energy supply, wind power industry has been developed. With the development of wind power industry, the capacity of wind turbine is increasing, and the tower height of wind turbine is increasing. However, with the increasing of tower height, the traditional steel tower has some limitations, such as transportation installation, tower cost, maintenance and so on. In such a case, the hybrid tower with lower mixing steel provides a good solution to these problems. In this paper, the strength, stiffness and stability of the tower and tube are analyzed synthetically according to the relative standards in Europe and in accordance with the load of a certain wind field in Inner Mongolia, taking the 100m high 2MW unit as an example. Then the modal analysis of the combined tower is carried out based on the finite element theory to ensure that the tower will not resonate. Finally, the economic comparison between the mixed tower and the traditional steel tower is made. The results show that the strength, stiffness and stability of the tower can meet the load requirements of the wind field. The natural frequency of the tower is obtained by the finite element theory, and it is determined that there is no intersection point between the natural frequency and 1P and 3P in the wind speed range of the tower, so the tower will not resonate. Finally, by comparing the composite structure with steel tower, we can draw a conclusion that in the range of 100m ~ 140m, the hybrid tower is more economical, easier to install and transport, and easier to maintain.
【学位授予单位】:青岛大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM315
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 祝磊;李书文;;风力发电机组钢筋混凝土塔筒设计研究[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2014年02期
2 张晓峰;王建东;刘峗;;基于ANSYS Workbench的大型风电机组塔架模态分析[J];风能;2013年10期
3 严科飞;万家军;任伟华;魏玉通;冯新明;王和;;大型风电机组塔架材料的现状和发展[J];风能;2013年03期
4 高国庆;胡彬;;影响大型风电机组塔筒高度的因素探讨[J];风能;2012年08期
5 王佼姣;施刚;石永久;王元清;;考虑不同边界约束条件下的风电机塔架固有频率分析[J];特种结构;2011年05期
6 李仁年;童跃;杨瑞;;风力发电机塔架固有频率和振型的有限元分析[J];甘肃科学学报;2011年03期
7 贺广零;;钢筋混凝土风力发电塔风致动力响应分析[J];风能;2011年05期
8 时士峰;徐群杰;云虹;潘红涛;;海上风电塔架腐蚀与防护现状[J];腐蚀与防护;2010年11期
9 李仁年;陈晓明;杨瑞;李银然;;基于面元法对风力机翼型气动优化的研究[J];甘肃科学学报;2010年03期
10 王慧慧;黄方林;吴合良;邓世海;;风力发电机塔架的有限元分析[J];山东交通学院学报;2009年02期
相关硕士学位论文 前4条
1 李军;2MW风力发电机组塔架结构分析研究[D];太原理工大学;2011年
2 姜福杰;大型水平轴风力发电机锥筒型塔架的有限元分析及优化设计[D];内蒙古科技大学;2009年
3 严磊;风力发电机支撑体系结构设计研究[D];天津大学;2008年
4 曾杰;大型水平轴风力机载荷计算和强度分析的方法研究[D];新疆农业大学;2001年
,本文编号:2116379
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2116379.html