立轴风力机动态特性的研究

发布时间：2021-11-04 09:47

　　随着社会的发展和科技的进步,人类面临着日益严重的资源枯竭和环境污染问题的挑战,此时被认为储量大、分布广、最廉价、最洁净和最有开发价值的新能源――风能得到了各界的广泛重视,对于风力机的研究也逐渐升温。在我国对于风力机的利用率较低,为了更好的利用风力资源就必须加速对它的研究。本文基于模态分析的方法研究了立轴风力机的结构动力学特性。模态分析是近年来应用于运动系统结构动力学研究的主要方法,对于风力机这样的多自由度不规则形状结构,应用模态分析的方法更具有实际意义。模态分析主要可分为实验模态分析和计算模态分析两种方法。由于风力机在旋转过程中固有频率和特性有所改变,目前还没有一种成熟可靠的实验方法能够对运行状态下的风力机进行结构动力学分析,论文在充分调研水平轴风力机及立轴风力机动态特性研究现状的基础上,应用模态分析理论研究了立轴风力机结构的动态特性。本文以500KW立轴风力机为例建立有限元模型,并应用计算模态分析法对其结构进行了动态分析,在计算过程中为了使计算结果更加直观首先对拉索和风轮单独进行分析,最后应用Lanczos法求解动态方程获得风力机风轮及拉索的模态特性参数——固有频率和振型。对于风轮的... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

水平轴风力机Fig1.1HAWT

3图1.2 立轴风力机Fig1.2 VAWT从能量转换的角度看，风力发电机由两大部分组成，其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能；其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能[3]，这是我们重点关注风力机的相关内容。现有的大型风力机按风轮旋转轴在空间的方向,分为水平轴风力机(平轴)(见图1.1)和垂直轴风力机(立轴)(见图1.2)两大类，其中水平轴风力机设计制造技术相对成熟,是目前风电市场中最常用的机型(约占现有的 97％)[4~6]。但是立轴风力发电机极大地克服了平轴机结构上固有的缺陷故而形成开发新型高效立轴风力机的主要技术趋势[7]。立轴风力发电机包括风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件[4]。由于风能的含能密度太小，根据现有技术和制造能力分析，应重点开发利用地面 50－100 米的风力资源，因此高效大型的立轴风力机成为必然选择。大型高效的立轴风力机伫立在风力发电场上，必须进行风力机系统的动力结构分析、静力结构分析和优化设计

有的采用玻璃纤维或其它复合材料蒙皮则效果更好。大、中型风力机使用木制叶片时,不象小型风力机上用的叶片由整块木料制作, 而是用很多纵向木条胶接在一起(图1.3a) ,以便于选用优质木料,保证质量。有些木料叶片的翼型后缘部分可填塞质地很轻的泡沫塑料, 表面再包以玻璃纤维形成整体(图1.3b) 。采用泡沫塑料的优点不仅可以减轻重量, 而且能使翼型重心前移(重心移至靠前缘四分之一弦长处最佳) 。这样可以减少叶片转动时所产生的不良振动,对于大、中型风力机叶片尤为重要。为了减轻叶片重量, 有的叶片用一根金属管作为受力梁, 以蜂窝结构、泡沫塑料或轻木作中间填充物

【参考文献】：
期刊论文
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[3]风力发电技术探讨[J]. 杨金明,吴捷,杨俊华,董萍.  太阳能. 2003(03)
[4]基于有限元法的风力机塔架结构动态分析[J]. 陆萍,秦惠芳,栾芝云.  机械工程学报. 2002(09)
[5]水平轴风力机风轮静态结构特性试验研究[J]. 曹人靖,刘道兴.  太阳能学报. 2001(04)
[6]风力发电讲座 第一讲 风力机的类型与结构[J]. 倪受元.  太阳能. 2000(02)
[7]大型风力机玻璃钢叶片设计[J]. 陈余岳.  玻璃钢/复合材料. 1998(04)
[8]关于风力发电技术的几点思考[J]. 张照煌,刘衍平,李林.  电力情报. 1998(02)
[9]风力机筒形塔架结构静动态特性的有限元分析[J]. 陆萍,黄珊秋,张俊,宋宪耕.  太阳能学报. 1997(04)
[10]一种巨型风力机的设想[J]. 童邦树.  农村能源. 1997(03)



本文编号：3475495