风力机叶片的CAD系统开发及有限元分析
发布时间：2021-11-19 06:16
风力发电是目前最具规模化开发条件和商业化发展前景的可再生能源发电方式。风轮将风的动能转换为机械能,是风力机的核心部件;风轮由叶片和轮毂组成,其中叶片决定了风能的转换效率,是风轮的关键部件。为了达到最佳气动性能,叶片具有复杂的气动外形,其截面形状复杂,并且在翼展方向存在扭角和渐缩的弦长,构成了复杂的扭曲曲面。这使得叶片设计理论深刻、步骤繁琐、计算量大,实体建模存在较大困难。为了防止叶片发生共振导致疲劳破坏,要求叶片的固有频率远离其激振频率,因此有必要对叶片进行动力学和振动特性分析。本文以风力机叶片为研究对象,在叶片的程序化设计、CAD系统开发、三维实体造型和动力学分析等方面进行了研究。（1）在深入研究风轮基本参数和基本理论的基础上,根据Wilson法的设计流程,采用MATLAB语言,编制了风力机叶片气动外形设计和静态气动性能计算的应用程序,实现了叶片的程序化设计。（2）以上述叶片外形设计和性能计算的MATLAB应用程序为核心,利用VB设计界面,采用ACCESS作为数据库,开发了风力机叶片CAD系统——VCAD,实现了叶片设计的自动化和可视化,并以400W风力机叶片的设计实例验证了系统的可...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
翼型的几何参数
第二章 风力机风轮的基本参数和基本理论风轮叶片的气动性能很大程度上取决于叶片翼型及其所处的相对位置，困此，翼型的气动特性直接影响着风力机风能转换的效率。本章将介绍叶片翼型的几何形状、风轮空气动力学基本参数及叶片基本气动理论，为叶片设计计算奠定理论基础。2.1 叶片翼型的几何特征与空气动力特性2.1.1 翼型的几何参数和气流角[13，14]翼型也叫翼剖面，它是指用垂直于叶片长度方向的平面去截叶片而得到的截面形状。翼型的几何特征如图 2-1 所示。假设一个不动的翼型处于气流中，气流的速度为V ，方向与翼型截面平行，如图 2-2 所示，下面是一些关于翼型几何特征和位置相对于速度矢量V 的定义。
厚度随 x 的变化称厚度分布，以 t ( x )表示。( ) ( ) ( )U Lt x = y x y x当Cx = x时，maxt = t称最大厚度。 ( ) /Ct = t x C称为最大相对厚度，Cx 为最大厚度位置，其无量纲为 /C Cx = x C。通常，翼型的相对厚度即指最大相对厚度，以 t 表示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]VB和MATLAB在液压CAD中的应用[J]. 鲁晓丽,钟平. 装备制造技术. 2008(07)
[2]用VB+Access设计车辆管理系统[J]. 孟凯. 陕西气象. 2008(02)
[3]Matlab与程序设计语言VB接口的方法研究与实现[J]. 刘清,邢晨,何苗. 自动化技术与应用. 2006(08)
[4]风力机叶片立体图的设计[J]. 陈家权,杨新彦. 机电工程. 2006(04)
[5]风力机叶片设计的新方法[J]. 包耳,邵晓荣,刘德庸. 机械设计. 2005(02)
[6]VB6.0调用Matlab 6.5编程的实现[J]. 管亮,冯新泸. 控制工程. 2004(S1)
[7]基于ActiveX的MATLAB与VB的数据交换与集成开发[J]. 解金旺,徐文尚,徐学强,宋丽,王秀芳. 工业控制计算机. 2003(11)
[8]水平轴风力机桨叶计算模态分析[J]. 马昊旻,叶枝全,包能胜,曹人靖. 太阳能学报. 2002(03)
[9]水平轴风力机桨叶的实验模态分析[J]. 叶枝全,马昊旻,丁康,包能胜,曹人靖. 太阳能学报. 2001(04)
硕士论文
[1]风机叶片结构分析与优化设计[D]. 李成良.武汉理工大学 2008
[2]风力发电机叶片设计及三维建模[D]. 王学永.华北电力大学（河北） 2008
[3]大型水平轴风力机风轮结构动力分析[D]. 李昆.兰州理工大学 2008
[4]新型300W风力发电机叶轮力学性能的实验研究[D]. 张春友.内蒙古农业大学 2008
[5]通风机设计理论及CAD系统开发的研究[D]. 陶然.安徽理工大学 2008
[6]风力机风轮叶片结构设计与分析[D]. 任腊春.西华大学 2008
[7]风力发电机叶片三维建模及有限元动力学分析[D]. 陈园.西安理工大学 2008
[8]风力机结构组件的有限元模拟与优化设计[D]. 庞强.上海交通大学 2008
[9]复合材料风力发电机叶片结构优化设计[D]. 朱蕾.哈尔滨工业大学 2007
[10]风力发电机的叶片设计方法研究[D]. 王凡.南京理工大学 2007
本文编号：3504455
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
翼型的几何参数
第二章 风力机风轮的基本参数和基本理论风轮叶片的气动性能很大程度上取决于叶片翼型及其所处的相对位置，困此，翼型的气动特性直接影响着风力机风能转换的效率。本章将介绍叶片翼型的几何形状、风轮空气动力学基本参数及叶片基本气动理论，为叶片设计计算奠定理论基础。2.1 叶片翼型的几何特征与空气动力特性2.1.1 翼型的几何参数和气流角[13，14]翼型也叫翼剖面，它是指用垂直于叶片长度方向的平面去截叶片而得到的截面形状。翼型的几何特征如图 2-1 所示。假设一个不动的翼型处于气流中，气流的速度为V ，方向与翼型截面平行，如图 2-2 所示，下面是一些关于翼型几何特征和位置相对于速度矢量V 的定义。
厚度随 x 的变化称厚度分布，以 t ( x )表示。( ) ( ) ( )U Lt x = y x y x当Cx = x时，maxt = t称最大厚度。 ( ) /Ct = t x C称为最大相对厚度，Cx 为最大厚度位置，其无量纲为 /C Cx = x C。通常，翼型的相对厚度即指最大相对厚度，以 t 表示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]VB和MATLAB在液压CAD中的应用[J]. 鲁晓丽,钟平. 装备制造技术. 2008(07)
[2]用VB+Access设计车辆管理系统[J]. 孟凯. 陕西气象. 2008(02)
[3]Matlab与程序设计语言VB接口的方法研究与实现[J]. 刘清,邢晨,何苗. 自动化技术与应用. 2006(08)
[4]风力机叶片立体图的设计[J]. 陈家权,杨新彦. 机电工程. 2006(04)
[5]风力机叶片设计的新方法[J]. 包耳,邵晓荣,刘德庸. 机械设计. 2005(02)
[6]VB6.0调用Matlab 6.5编程的实现[J]. 管亮,冯新泸. 控制工程. 2004(S1)
[7]基于ActiveX的MATLAB与VB的数据交换与集成开发[J]. 解金旺,徐文尚,徐学强,宋丽,王秀芳. 工业控制计算机. 2003(11)
[8]水平轴风力机桨叶计算模态分析[J]. 马昊旻,叶枝全,包能胜,曹人靖. 太阳能学报. 2002(03)
[9]水平轴风力机桨叶的实验模态分析[J]. 叶枝全,马昊旻,丁康,包能胜,曹人靖. 太阳能学报. 2001(04)
硕士论文
[1]风机叶片结构分析与优化设计[D]. 李成良.武汉理工大学 2008
[2]风力发电机叶片设计及三维建模[D]. 王学永.华北电力大学（河北） 2008
[3]大型水平轴风力机风轮结构动力分析[D]. 李昆.兰州理工大学 2008
[4]新型300W风力发电机叶轮力学性能的实验研究[D]. 张春友.内蒙古农业大学 2008
[5]通风机设计理论及CAD系统开发的研究[D]. 陶然.安徽理工大学 2008
[6]风力机风轮叶片结构设计与分析[D]. 任腊春.西华大学 2008
[7]风力发电机叶片三维建模及有限元动力学分析[D]. 陈园.西安理工大学 2008
[8]风力机结构组件的有限元模拟与优化设计[D]. 庞强.上海交通大学 2008
[9]复合材料风力发电机叶片结构优化设计[D]. 朱蕾.哈尔滨工业大学 2007
[10]风力发电机的叶片设计方法研究[D]. 王凡.南京理工大学 2007
本文编号：3504455
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