当前位置:主页 > 科技论文 > 电气论文 >

2MW风力发电机叶片的设计建模和疲劳寿命分析

发布时间:2019-07-10 10:32
【摘要】:众所周知,人类的生产发展与生活水平的提高离不开各种能源。随着化石能源的逐渐减少,越来越多的国家将目光投向了新能源方面。风能是一种绿色环保的可再生清洁能源,其最主要的利用方式是风力发电。因此,风力发电机的创新与发展是合理利用风能,进而改善能源结构和环境的关键。叶片是风力发电机组有效捕捉风能的关键部件,其成本大约占风机总成本的20%。因此,提高叶片的性能可以提高发电量,捕获更多的风能。目前,市面上主流的风机类型越来越倾向于大型化,而山东沿海地区是风能资源比较丰富的地区,比较适合大型风机的安装使用,因此,本文基于翼型设计软件Profili、三维建模软件UG、有限元分析软件ANSYS Workbench及空气动力学分析软件GH Bladed,同时根据沿海地区的风力资源利用现状,设计出一种适用于功率为2MW的陆上风力发电机的叶片,并对其进行载荷分析和疲劳寿命分析。本论文的主要研究内容包括:1.根据省气象局发布的山东沿海地区每季度的风速数据,计算出年平均风速。2.风机叶片的设计:确定额定功率与额定风速、计算叶片长度、确定叶片数目、确定叶片剖面翼型以及弦长和扭转角等。3.风机叶片的三维建模:在风机叶片中,各个截面的翼型是由若干段自由曲线构成,通过Profili软件将设计好的翼型数据导出,通过EXCEL进行坐标变换,得到翼型的实际空间坐标,保存成*.dat格式。最后,运用UG的曲线建模功能完成叶片的三维建模设计。4.叶片的疲劳寿命分析:应用GH Bladed分析风机正常运行、正常停机、紧急停机三种运行模式下的受力状态,运用ANSYS Workbench对叶片进行了单向流固耦合分析和疲劳寿命分析。
文内图片:(a)帆船图1-1(b)风车图1-1人类早期风能利用方式
图片说明:(a)帆船图1-1(b)风车图1-1人类早期风能利用方式
[Abstract]:As we all know, the development of human production and the improvement of living standards can not be separated from a variety of energy sources. With the gradual reduction of fossil energy, more and more countries pay attention to new energy. Wind energy is a kind of green and environmentally friendly renewable clean energy, and its most important way of utilization is wind power generation. Therefore, the innovation and development of wind turbine is the key to make rational use of wind energy and then improve the energy structure and environment. Blade is the key component of wind turbine to capture wind energy effectively, and its cost accounts for about 20% of the total cost of wind turbine. Therefore, improving the performance of the blade can improve the power generation and capture more wind energy. At present, the mainstream fan types in the market are more and more inclined to large-scale, and Shandong coastal areas are rich in wind energy resources, which is more suitable for the installation and use of large fans. Therefore, this paper is based on airfoil design software Profili, 3D modeling software UG, finite element analysis software ANSYS Workbench and aerodynamics analysis software GH Bladed, according to the current situation of wind resources utilization in coastal areas. A blade of onshore wind turbine with power of 2MW is designed, and its load analysis and fatigue life analysis are carried out. The main research contents of this paper include: 1. According to the quarterly wind speed data of Shandong coastal areas released by the Provincial Meteorological Bureau, the annual average wind speed is calculated. 2. Fan blade design: determine rated power and rated wind speed, calculate blade length, determine the number of blades, determine blade profile airfoil, chord length and torsional angle, etc. 3D modeling of fan blade: in fan blade, the airfoil of each section is composed of several free curves. The designed airfoil data are derived by Profili software, and the actual spatial coordinates of airfoil are obtained by EXCEL coordinate transformation, which is saved into * .dat format. Finally, the 3D modeling design of blade is completed by using the curve modeling function of UG. Fatigue life analysis of blade: GH Bladed is used to analyze the stress state of fan under three operation modes: normal operation, normal shutdown and emergency shutdown. ANSYS Workbench is used to analyze the unidirectional fluid-solid coupling analysis and fatigue life analysis of the blade.
【学位授予单位】:烟台大学
【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 舒竞翔;王收军;李志伟;张宝峰;;基于流固耦合的高精度声速剖面仪支撑结构的结构强度及应力分析[J];制造业自动化;2014年20期

2 姚建忠;寇生中;;风力发电机组叶片关键技术的发展概述[J];机械制造;2012年08期

3 潘盼;蔡新;朱杰;顾荣蓉;;风力机叶片疲劳寿命研究概述[J];玻璃钢/复合材料;2012年04期

4 梁村民;陈治全;;数值模拟大气边界层风洞中湍流模型的比较[J];四川建材;2012年02期

5 陈龙;闫佳飞;夏新涛;;变桨轴承工况载荷计算与分析[J];哈尔滨轴承;2011年04期

6 王满昌;史俊虎;裴鹏宇;陆书建;;叶片结构形式和优化方法概述[J];材料开发与应用;2011年03期

7 李斌;;风力发电机组GL型式认证介绍[J];风机技术;2010年06期

8 秦生升;;风力发电在建筑中的应用[J];建筑节能;2010年10期

9 陈海萍;孙文磊;郭健;;风力发电机叶片的流固耦合分析[J];机床与液压;2010年19期

10 姜波;赵世明;徐辉奋;马治忠;李守宏;;山东半岛沿海风能资源评估与分布研究[J];海洋技术;2009年04期

相关会议论文 前1条

1 田野;陈淳;刘卫生;赵建立;张锦南;沈安详;徐宇;;中国风力发电机组风轮叶片行业发展报告[A];中国农机工业协会风能设备分会《风能产业》(2014年第5期)[C];2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 粘新悦;中国沿海风能分布特征及其影响因子的数值模拟[D];南京信息工程大学;2015年

2 江成生;兆瓦级风电机组叶片疲劳寿命的预测方法研究[D];宁夏大学;2015年

3 高文山;自适应悬浮式潮流能发电装置水动力学研究[D];中国海洋大学;2014年

4 孙晓伟;风电机组齿轮箱故障模式与影响分析[D];华北电力大学;2014年

5 孙久亮;2MW风力机用47.5米叶片的结构设计[D];华北电力大学;2013年

6 单武斌;2KW水平轴风力机叶片设计与优化研究[D];湖南科技大学;2013年

7 朱凤梅;大型离心风机流固耦合及叶轮振动特性分析[D];江苏科技大学;2013年

8 张学迅;锯齿尾缘叶片空气动力特性的数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2013年

9 闫景玉;大型风机叶片的疲劳寿命估算[D];南京航空航天大学;2013年

10 毛华锋;大型变桨距风力发电机叶片优化设计[D];浙江大学;2013年



本文编号:2512546

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2512546.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户e95bb***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com