专用微型垂直轴风力发动机的仿真分析
发布时间：2022-02-12 19:55
以风力驱动探测车专用微型垂直轴风力发动机为研究对象,使用Profili翼型设计软件生成了微型垂直轴风力发动机上NACA0018翼型叶片的翼型轮廓,使用SolidWorks三维图形绘制软件绘制了其翼型曲线.采用Abaqus仿真分析软件,对微型垂直轴风力发动机叶片支撑杆、风力发动机转轴进行静力学仿真分析,验证了相关设计的合理性.
【文章来源】：成组技术与生产现代化. 2019,36(02)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１ＮＡＣＡ００１８翼型模型
技术创新ＧｒｏｕｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎＶｏｌ．３６，Ｎｏ．２，２０１９风力发动机的几何性能参数如表１所示．表１风力发动机的几何性能参数旋转轴直径ｄ／ｍｍ横向连接杆长度Ｒ／ｍｍ叶片数量Ｂ／片翼型弦长Ｃ／ｍｍ叶片高度Ｈ／ｍｍ风轮直径Ｄ／ｍｍ风轮转速ｎ／（ｒ·ｍｉｎ－１）１０８３３１００２１６１６６１２０设定翼型的壁厚为２ｍｍ．使用Ｐｒｏｆｉｌｉ翼型设计软件生成弦长为１００ｍｍ的ＮＡＣＡ００１８翼型轮廓数据（表２）．将表２数据导入ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件，可生成图１所示的ＮＡＣＡ００１８翼型模型．表２ＮＡＣＡ００１８翼型轮廓数据坐标点Ｘ轴数值Ｙ轴数值１０９０．７３２０．０５９０．４５３０．１４８９．９９４０．２３８９．５２５０．３１８９．０４６０．４１８８．５５７０．５０８８．０５８０．６０８７．５４９０．６８８７．０３１００．７８８６．５０１１０．８８８５．９７图１ＮＡＣＡ００１８翼型模型为使ＮＡＣＡ００１８翼型叶片在运转过程中具有更好的承载能力和刚度，可在距其两端３０ｍｍ处添加两条５ｍｍ厚的加强筋．所得ＮＡＣＡ００１８翼型强化模型如图２所示．图２ＮＡＣＡ００１８翼型强化模型查阅资料，将ＮＡＣＡ００１８翼型叶片的雷诺数设为３０００００，并将其与翼型轮廓数据一起输入Ｐｒｏｆｉｌｉ软件，可得表３所示的ＮＡＣＡ００１８翼型叶片特征参数．表３ＮＡＣＡ００１８翼型叶片的特征参数升力系数Ｃｌ
技术创新《成组技术与生产现代化》２０１９年第３６卷第２期动力矩Ｔ与阻力矩Ｔ阻相等，且Ｔ产生于两个驱动轮．车轮半径为ｒ＝０．０３１ｍ，驱动力为Ｆ，传动效率β＝０．６，可计算出，Ｔ的值为１．２Ｎｍ，风力发动机总输出扭矩Ｔ风的值为２Ｎｍ．风动机叶片数Ｂ＝３，则每片叶片所产生扭矩的值为０．６７Ｎｍ，每片叶片受切向力Ｆ１的值为８Ｎ．图３所示为叶片受力情况．叶片的主要受力分别为风能产生的切向力Ｆ１、自身重力Ｇ以及叶片绕中心旋转产生的离心力Ｆ２．支撑杆产生的弯矩主要是由叶片重力和叶片所受切向力产生的．图３叶片受力情况风力发动机叶片支撑杆的长度为Ｒ，也是风力发动机的旋转半径．可将叶片支撑杆受力模型（图４）简化成悬臂梁进行受力分析．图４叶片支撑杆受力分析模型３．２叶片支撑杆静力学模型的建立支撑杆分别受自身重力Ｇ１、叶片重力Ｇ、旋转叶片产生的切向力和离心力４种力的作用．因为离心力对叶片产生的是拉伸作用，对支撑杆的影响较小，所以可暂不考虑．这里只考虑３种力对支撑杆的影响．整车结构复杂，为减小计算量，需简化模型，将叶片等复杂特征隐去，将叶片对支撑杆的作用简化为等效载荷施加于支撑杆的端部（图５）．图５叶片支撑杆简化模型３．３约束条件及载荷（１）将支撑杆靠近转轴的端面固定．重力加速度ｇ＝９．８ｍ／ｓ２．将重力赋予整个几何模型．ＮＡＣＡ００１８叶片的重力为２．６Ｎ，将叶片的重力以等效载荷的形式施加于支撑杆的端部．（２）每个叶片在额定风速下都会产生０．６７Ｎｍ的额定
【参考文献】：
期刊论文
[1]当前国内风力发电产业发展概况[J]. 祁和生,沈德昌. 机械工业标准化与质量. 2009(11)
[2]水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究[J]. 蒋超奇,严强. 上海电力. 2007(02)
[3]水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究[J]. 蒋超奇,严强. 上海电力. 2007 (02)
[4]可变几何型立轴风力机气动性能的数值试验[J]. 田安久,朱文. 太阳能学报. 1982(03)
硕士论文
[1]风力发电机整机性能评估与载荷计算的研究[D]. 郭健.大连理工大学 2003
本文编号：3622339
【文章来源】：成组技术与生产现代化. 2019,36(02)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１ＮＡＣＡ００１８翼型模型
技术创新ＧｒｏｕｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎＶｏｌ．３６，Ｎｏ．２，２０１９风力发动机的几何性能参数如表１所示．表１风力发动机的几何性能参数旋转轴直径ｄ／ｍｍ横向连接杆长度Ｒ／ｍｍ叶片数量Ｂ／片翼型弦长Ｃ／ｍｍ叶片高度Ｈ／ｍｍ风轮直径Ｄ／ｍｍ风轮转速ｎ／（ｒ·ｍｉｎ－１）１０８３３１００２１６１６６１２０设定翼型的壁厚为２ｍｍ．使用Ｐｒｏｆｉｌｉ翼型设计软件生成弦长为１００ｍｍ的ＮＡＣＡ００１８翼型轮廓数据（表２）．将表２数据导入ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件，可生成图１所示的ＮＡＣＡ００１８翼型模型．表２ＮＡＣＡ００１８翼型轮廓数据坐标点Ｘ轴数值Ｙ轴数值１０９０．７３２０．０５９０．４５３０．１４８９．９９４０．２３８９．５２５０．３１８９．０４６０．４１８８．５５７０．５０８８．０５８０．６０８７．５４９０．６８８７．０３１００．７８８６．５０１１０．８８８５．９７图１ＮＡＣＡ００１８翼型模型为使ＮＡＣＡ００１８翼型叶片在运转过程中具有更好的承载能力和刚度，可在距其两端３０ｍｍ处添加两条５ｍｍ厚的加强筋．所得ＮＡＣＡ００１８翼型强化模型如图２所示．图２ＮＡＣＡ００１８翼型强化模型查阅资料，将ＮＡＣＡ００１８翼型叶片的雷诺数设为３０００００，并将其与翼型轮廓数据一起输入Ｐｒｏｆｉｌｉ软件，可得表３所示的ＮＡＣＡ００１８翼型叶片特征参数．表３ＮＡＣＡ００１８翼型叶片的特征参数升力系数Ｃｌ
技术创新《成组技术与生产现代化》２０１９年第３６卷第２期动力矩Ｔ与阻力矩Ｔ阻相等，且Ｔ产生于两个驱动轮．车轮半径为ｒ＝０．０３１ｍ，驱动力为Ｆ，传动效率β＝０．６，可计算出，Ｔ的值为１．２Ｎｍ，风力发动机总输出扭矩Ｔ风的值为２Ｎｍ．风动机叶片数Ｂ＝３，则每片叶片所产生扭矩的值为０．６７Ｎｍ，每片叶片受切向力Ｆ１的值为８Ｎ．图３所示为叶片受力情况．叶片的主要受力分别为风能产生的切向力Ｆ１、自身重力Ｇ以及叶片绕中心旋转产生的离心力Ｆ２．支撑杆产生的弯矩主要是由叶片重力和叶片所受切向力产生的．图３叶片受力情况风力发动机叶片支撑杆的长度为Ｒ，也是风力发动机的旋转半径．可将叶片支撑杆受力模型（图４）简化成悬臂梁进行受力分析．图４叶片支撑杆受力分析模型３．２叶片支撑杆静力学模型的建立支撑杆分别受自身重力Ｇ１、叶片重力Ｇ、旋转叶片产生的切向力和离心力４种力的作用．因为离心力对叶片产生的是拉伸作用，对支撑杆的影响较小，所以可暂不考虑．这里只考虑３种力对支撑杆的影响．整车结构复杂，为减小计算量，需简化模型，将叶片等复杂特征隐去，将叶片对支撑杆的作用简化为等效载荷施加于支撑杆的端部（图５）．图５叶片支撑杆简化模型３．３约束条件及载荷（１）将支撑杆靠近转轴的端面固定．重力加速度ｇ＝９．８ｍ／ｓ２．将重力赋予整个几何模型．ＮＡＣＡ００１８叶片的重力为２．６Ｎ，将叶片的重力以等效载荷的形式施加于支撑杆的端部．（２）每个叶片在额定风速下都会产生０．６７Ｎｍ的额定
【参考文献】：
期刊论文
[1]当前国内风力发电产业发展概况[J]. 祁和生,沈德昌. 机械工业标准化与质量. 2009(11)
[2]水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究[J]. 蒋超奇,严强. 上海电力. 2007(02)
[3]水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究[J]. 蒋超奇,严强. 上海电力. 2007 (02)
[4]可变几何型立轴风力机气动性能的数值试验[J]. 田安久,朱文. 太阳能学报. 1982(03)
硕士论文
[1]风力发电机整机性能评估与载荷计算的研究[D]. 郭健.大连理工大学 2003
本文编号：3622339
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3622339.html
