基于气动性能与截面刚度特性的风力机翼型廓线设计研究
发布时间:2021-08-10 17:47
叶片作为将风能转化为电能的媒介,翼型的气动性能和叶片的横截面特性是衡量叶片性能好坏的标准之一,因此,对风力机叶片的翼型和横截面特性的研究具有重要的现实意义。论文的具体研究内容如下:本文首先探讨了翼型的几何参数和流体参数对翼型气动性能的影响,对翼型气动性能的计算方法进行了研究,结合MATLAB编程调用rfoil软件获得了翼型的气动特性曲线,将获得的气动特性曲线与文献中的实验结果对比,表明rfoil软件能够较好的获得翼型的气动性能,为后文计算翼型的气动特性提供了计算工具。随后分析了曲线的表达方式,利用NURBS曲线实现了翼型廓线的表达,并获得了相应的翼型坐标点。阐述了复合材料的结构特点及其力学性能,并对叶片截面各部分(翼型前缘、主梁、翼型尾缘和腹板)进行了铺层设计,结合经典层合板理论,建立了计算风力机叶片横截面特性的数学模型,并编写了与该数学模型相对应的MATLAB程序,将所得结果与PreComp和ANSYS的计算结果进行对比,验证了模型及程序的正确性。最后,综合考虑翼型的气动性能与横截面特性,结合NURBS曲线,以翼型曲线控制顶点的纵坐标为设计变量,建立了叶片翼型廓线与横截面刚度一体化优...
【文章来源】:湖北工业大学湖北省
【文章页数】:74 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
003-2017年全球风力发电累计装机量
2图 1.2 2017 年全球风能发电累计装机总量 TOP102017 年上半年,全国新能源发展态势迅猛,新能源行业的发电总量为 12千瓦时,其中风力发电为 71.9 亿千瓦时,占新能源发电总量的 58.6%,相比年增长了 13.5%,稳居新能源发电量的首位[4]。2017 年,在区域装机方面,华区的新增装机容量最多,达到了总装机容量的 25%,东北地区的装机容量最占到总装机容量的 3%[5]。随着风力发电技术的不断进步,众多风电企业也得到了迅猛的发展。2017 22 家企业都有新增装机,排名首位的为金风科技,其装机容量为 523 万千瓦到了当年市场份额的 26.6%。风力发电技术在国内不断进步和壮大的同时,也越得到国际上的认可,截止到 2017 年底,已经有 33 个国家进口了我国的风
1.1.2 选题意义风能转换为电能主要是通过风力发电机组实现的,风力发电机组主要是由塔架、轮毂、叶片、机舱以及发电机组成。实现风能到电能这一转换过程的纽带就是风力机叶片,当气流通过风力机叶轮的时候,产生空气动力,从而带动风轮的旋转,然后将旋转的动力传递给发电机,从而实现风能到电能的转化。风力机叶片就相当于是风力机的动力之源,能够源源不断的为其提供动力。随着风力发电机的发电功率越来越大,叶片的整体尺寸也越来越大,叶轮在旋转的过程中,由于风的不确定性和多变性,叶片所受到的力和载荷也是不断变化的,这就对叶片的结构性能有了更加严格的要求。叶片是风力机的核心部件,一直以来也都是国内外专家学者研究的热点所在,风力机叶片的成本能够占到整机成本的 20%左右,叶片的性能对整机的性能有着决定性的作用[6]。在当前投入使用的风电场中,会有叶片开裂的情况出现,对于一些结构上设计不合理的叶片,还会出现叶片开裂和折断的情况,如图 1.3 和图 1.4所示。因此,对于风力机叶片的研究是很有必要的。
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于改进粒子群算法的行星齿轮传动多目标可靠性优化设计[J]. 王春华,郭月,姜宗帅. 机械强度. 2018(06)
[2]风电产业发展现状及制约瓶颈[J]. 吕文春,马剑龙,陈金霞,吴雨晴. 可再生能源. 2018(08)
[3]改进粒子群算法的行星齿轮系统多目标优化研究[J]. 徐向阳,韩洵,艾星,傅嵩. 机械科学与技术. 2018(09)
[4]2017年中国风电装机容量统计[J]. 风能. 2018(05)
[5]2017上半年风电稳居新能源发电量首位[J]. 电源世界. 2017(08)
[6]风力机叶片及翼型变形分析[J]. 邓勇,钟铭,刘乐,陈严,罗振. 可再生能源. 2017(05)
[7]基于遗传算法的风力机叶片结构铺层厚度优化[J]. 孙鹏文,侯战华,岳彩宾,李建东,安佰伟. 太阳能学报. 2016(06)
[8]基于改进多目标粒子群算法的风力机大厚度翼型优化设计[J]. 陈进,郭小锋,孙振业,李松林. 东北大学学报(自然科学版). 2016(02)
[9]风力机专用翼型综合优化设计方法[J]. 陈亚琼,方跃法,郭盛,温如凤. 中国机械工程. 2015(09)
[10]风力机钝尾缘大厚度翼型优化设计方法[J]. 陈进,郭小锋,谢翌,孙振业. 哈尔滨工程大学学报. 2015(07)
博士论文
[1]风力机叶片集成参数化设计理论与聚能风力机气动性能分析研究[D]. 陈亚琼.北京交通大学 2017
[2]大型海上风力机叶片气动与结构设计研究[D]. 孙振业.重庆大学 2017
[3]基于翼型库的风力机叶片气动外形与结构一体化设计理论研究[D]. 李松林.重庆大学 2015
[4]水平轴风力机专用翼型综合设计优化方法研究[D]. 李星星.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
硕士论文
[1]2MW风力发电机叶片的设计建模和疲劳寿命分析[D]. 解玉平.烟台大学 2017
[2]铺层参数对风力机叶片性能的耦合影响分析与应用[D]. 侯战华.内蒙古工业大学 2017
[3]大型风力机叶片结构分析及铺层设计研究[D]. 王强.兰州理工大学 2016
[4]基于正交试验设计法的风力机叶片铺层结构设计与应用[D]. 邢哲健.内蒙古工业大学 2016
[5]风力发电机翼型多目标优化设计方法研究[D]. 杨硕.太原理工大学 2015
[6]复合材料风机叶片气动计算与结构设计分析[D]. 胡滨.哈尔滨工程大学 2014
[7]风力机翼型的气动性能模拟与优化设计[D]. 闵新勇.上海交通大学 2010
本文编号:3334509
【文章来源】:湖北工业大学湖北省
【文章页数】:74 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
003-2017年全球风力发电累计装机量
2图 1.2 2017 年全球风能发电累计装机总量 TOP102017 年上半年,全国新能源发展态势迅猛,新能源行业的发电总量为 12千瓦时,其中风力发电为 71.9 亿千瓦时,占新能源发电总量的 58.6%,相比年增长了 13.5%,稳居新能源发电量的首位[4]。2017 年,在区域装机方面,华区的新增装机容量最多,达到了总装机容量的 25%,东北地区的装机容量最占到总装机容量的 3%[5]。随着风力发电技术的不断进步,众多风电企业也得到了迅猛的发展。2017 22 家企业都有新增装机,排名首位的为金风科技,其装机容量为 523 万千瓦到了当年市场份额的 26.6%。风力发电技术在国内不断进步和壮大的同时,也越得到国际上的认可,截止到 2017 年底,已经有 33 个国家进口了我国的风
1.1.2 选题意义风能转换为电能主要是通过风力发电机组实现的,风力发电机组主要是由塔架、轮毂、叶片、机舱以及发电机组成。实现风能到电能这一转换过程的纽带就是风力机叶片,当气流通过风力机叶轮的时候,产生空气动力,从而带动风轮的旋转,然后将旋转的动力传递给发电机,从而实现风能到电能的转化。风力机叶片就相当于是风力机的动力之源,能够源源不断的为其提供动力。随着风力发电机的发电功率越来越大,叶片的整体尺寸也越来越大,叶轮在旋转的过程中,由于风的不确定性和多变性,叶片所受到的力和载荷也是不断变化的,这就对叶片的结构性能有了更加严格的要求。叶片是风力机的核心部件,一直以来也都是国内外专家学者研究的热点所在,风力机叶片的成本能够占到整机成本的 20%左右,叶片的性能对整机的性能有着决定性的作用[6]。在当前投入使用的风电场中,会有叶片开裂的情况出现,对于一些结构上设计不合理的叶片,还会出现叶片开裂和折断的情况,如图 1.3 和图 1.4所示。因此,对于风力机叶片的研究是很有必要的。
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于改进粒子群算法的行星齿轮传动多目标可靠性优化设计[J]. 王春华,郭月,姜宗帅. 机械强度. 2018(06)
[2]风电产业发展现状及制约瓶颈[J]. 吕文春,马剑龙,陈金霞,吴雨晴. 可再生能源. 2018(08)
[3]改进粒子群算法的行星齿轮系统多目标优化研究[J]. 徐向阳,韩洵,艾星,傅嵩. 机械科学与技术. 2018(09)
[4]2017年中国风电装机容量统计[J]. 风能. 2018(05)
[5]2017上半年风电稳居新能源发电量首位[J]. 电源世界. 2017(08)
[6]风力机叶片及翼型变形分析[J]. 邓勇,钟铭,刘乐,陈严,罗振. 可再生能源. 2017(05)
[7]基于遗传算法的风力机叶片结构铺层厚度优化[J]. 孙鹏文,侯战华,岳彩宾,李建东,安佰伟. 太阳能学报. 2016(06)
[8]基于改进多目标粒子群算法的风力机大厚度翼型优化设计[J]. 陈进,郭小锋,孙振业,李松林. 东北大学学报(自然科学版). 2016(02)
[9]风力机专用翼型综合优化设计方法[J]. 陈亚琼,方跃法,郭盛,温如凤. 中国机械工程. 2015(09)
[10]风力机钝尾缘大厚度翼型优化设计方法[J]. 陈进,郭小锋,谢翌,孙振业. 哈尔滨工程大学学报. 2015(07)
博士论文
[1]风力机叶片集成参数化设计理论与聚能风力机气动性能分析研究[D]. 陈亚琼.北京交通大学 2017
[2]大型海上风力机叶片气动与结构设计研究[D]. 孙振业.重庆大学 2017
[3]基于翼型库的风力机叶片气动外形与结构一体化设计理论研究[D]. 李松林.重庆大学 2015
[4]水平轴风力机专用翼型综合设计优化方法研究[D]. 李星星.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2015
硕士论文
[1]2MW风力发电机叶片的设计建模和疲劳寿命分析[D]. 解玉平.烟台大学 2017
[2]铺层参数对风力机叶片性能的耦合影响分析与应用[D]. 侯战华.内蒙古工业大学 2017
[3]大型风力机叶片结构分析及铺层设计研究[D]. 王强.兰州理工大学 2016
[4]基于正交试验设计法的风力机叶片铺层结构设计与应用[D]. 邢哲健.内蒙古工业大学 2016
[5]风力发电机翼型多目标优化设计方法研究[D]. 杨硕.太原理工大学 2015
[6]复合材料风机叶片气动计算与结构设计分析[D]. 胡滨.哈尔滨工程大学 2014
[7]风力机翼型的气动性能模拟与优化设计[D]. 闵新勇.上海交通大学 2010
本文编号:3334509
本文链接:https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3334509.html