水平轴风力发电机的有限元分析

发布时间：2017-04-19 13:07

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【摘要】：在新能源的大背景下,风力发电作为最具发展前景的可再生能源应用方式之一,得到了人们的高度重视。当今的风力发电机朝着大型化发展,其关键构件的设计要求也在不断提高。风力发电机的工作环境复杂多变,容易受到暴风、低温等工况的干扰,为了使其正常运行,设计出合理的风力发电机结构意义重大。通过借鉴前人的研究成果,以静强度理论、动力学、稳定性理论为基础,《风力发电机组规范》为设计依据,并结合有限元软件对1.5MW风力发电机整体结构进行静动态分析。本文主要做了以下方面的工作:(1)对风力发电机整体结构进行强度分析,得出结构在额定、切出、极限、低温工况下的最大应力和最大位移,并对应力进行强度校核。(2)根据门洞所处不同方位对风力发电机结构的应力分布情况,来确定门洞的最佳方位,并通过特征值屈曲分析,得出塔筒的安全系数,验证其稳定性。(3)考虑叶片所处的不同方位,对风力发电机整体结构进行模态分析,得出叶片所处不同方位对固有频率的影响,并验算风力发电机的低阶固有频率是否与风轮的旋转频率和3倍频率相近,从而发生低频耦合共振现象。(4)根据风力发电机所在场地与抗震等级,拟合出反应谱曲线,然后利用反应谱法对风力发电机进行地震分析,最后验算分析结果是否满足风力发电机的抗震设计要求。
【关键词】：风力发电机 有限元 模态分析 温度分析 反应谱法
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外风力发电的发展现状10-13
• 1.2.1 国外风力发电发展现状10-11
• 1.2.2 国内风力发电发展现状11-13
• 1.3 风力发电机的构造13-15
• 1.4 国内外研究现状15-16
• 1.4.1 国外研究现状15-16
• 1.4.2 国内研究现状16
• 1.5 本文的主要工作16-19
• 1.5.1 主要内容16-18
• 1.5.2 技术路线18-19
• 第2章 风力发电机的静强度分析19-40
• 2.1 引言19
• 2.2 风力发电机的结构参数19-22
• 2.3 风力发电机有限元模型的建立22-25
• 2.3.1 创建几何模型22-23
• 2.3.2 坐标轴的生成23-24
• 2.3.3 网格划分24-25
• 2.4 风力发电机在各风载下的强度分析25-34
• 2.4.1 风力发电机的载荷特点25
• 2.4.2 塔筒筒身荷载分析25-27
• 2.4.3 塔顶荷载分析27-29
• 2.4.4 风荷载的计算与施加29-31
• 2.4.5 风力发电机在风载下的强度分析31-33
• 2.4.6 风力发电机在风载下的强度校核33-34
• 2.5 风力发电机在极端温度下的强度分析34-37
• 2.5.1 低温对风力发电机的影响34-35
• 2.5.2 极端温度下的强度分析35-36
• 2.5.3 极端温度下的强度分析36-37
• 2.6 门洞位置对风力发电机的影响37-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第3章 风力发电机的动力及稳定性分析40-49
• 3.1 引言40
• 3.2 风力发电机的模态分析40-45
• 3.2.1 模态的参数计算40-41
• 3.2.2 模态分析求解41-45
• 3.3 风力发电机的稳定性分析45-47
• 3.3.1 屈曲分析基本概述45
• 3.3.2 屈曲强度计算45-47
• 3.3.3 风力发电机的屈曲分析47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 风力发电机的抗震分析49-57
• 4.1 地震产生的影响49-50
• 4.2 地震的分析方法50-52
• 4.3 结构阻尼52-53
• 4.4 地震反应谱分析53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 总结57-59
• 5.1 研究工作总结57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-64
• 攻读硕士期间发表的论文及研究成果64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

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本文编号：316339