风力机结构动力学特性研究
发布时间：2022-09-17 21:37
风力机运行于自然环境中,其风轮叶片所受载荷情况比较复杂,因此载荷计算和强度分析对于风力机的设计来说是非常重要的。风力机风轮叶片是风力机的核心部件,因此了解其动力学特性对风力机叶片设计以及风机运行控制有着重要的意义。 本文主要是对风力机叶片载荷及其动力学特性研究。通过分析计算得到作用与风力机叶片的载荷;建立风力机叶片三维模型,通过ANSYS软件对叶片进行有限元模态分析。根据一20千瓦风力机结构参数,进行风力机风轮叶片振动特性和瞬态动力特性计算。采用模态分析法,利用UG进行叶片三维建模,结合ANSYS有限元软件分析计算,得到以下结果: 1)风力机叶片一阶频率与其固有频率相近; 2)在各个不同阶次的振动频率计算中,不同阶次的振动表现出的振动形式有所不同。叶片低阶次振动均以挥舞及摆振及其相互耦合振动为主,即挥舞和摆振振动。进一步为挥舞加扭振,直到高阶次振动,才能发生扭转振动; 3)风力机风轮叶片上的应力分布不均匀,在改变部件结构参数时,会引起叶片上应力分布的较大变化; 4)采用密度小、强度大的材料来制造叶片,可以减小风力机在工作过程中叶片的变形...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章: 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 风力机结构动力学发展与现状
1.3 课题的主要内容
第二章: 叶片气动载荷分析
2.1 坐标系的确定
2.2 风力机气动分析基础
2.3 风力机风轮叶片的基本载荷
2.3.1 空气动力载荷
2.3.2 重力载荷
2.3.3 离心力载荷
2.4 风力机塔架的主要载荷
2.5 风力机叶片载荷计算
2.6 本章小结
第三章: 风力机部件结构动力学分析
3.1 振动原理
3.2 单自由度振动
3.2.1 简谐振动
3.2.2 多自由度振动
3.3 叶片固有频率和振型
3.4 塔架固有频率和振型
3.4.1 固有频率理论计算
3.4.2 塔架的顺风向随机风振计
3.5 本章小结
第四章: 风力机叶片有限元分析基础
4.1 有限元法的基本思想
4.2 思路和做法
4.3 ANSYS有限元分析软件介绍及应用
4.4 本章小结
第五章: 叶片模态分析
5.1 风力机风三维实体建模
5.1.1 风轮叶片截面坐标的计算
5.1.2 叶片三维几何实体模型的建立
5.2 风力机风轮叶片动力学分析
5.3 风轮的动力学分析
5.4 本章小结
第六章: 总结与展望
6.1 结论
6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力机叶片外形设计及三维实体建模研究[J]. 张礼达,任腊春,陈荣盛,毛金铎. 太阳能学报. 2008(09)
[2]基于UG的风力机叶片参数化建模方法研究[J]. 任腊春,张礼达. 机械设计与制造. 2008(05)
[3]在风压和离心载荷作用下复合材料桨叶的应力和模态分析[J]. 包洪波. 电站系统工程. 2007(02)
[4]ANSYS在模态分析中的应用[J]. 杨康,韩涛. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2005(01)
[5]从世界发展趋势展望我国风力发电前景[J]. 施鹏飞. 中国电力. 2003(09)
[6]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)
[7]复杂组合结构的有限元模态分析[J]. 崔志琴,苏铁熊,赵冬青,白小兰. 华北工学院学报. 2001(03)
硕士论文
[1]兆瓦级风力发电机组的动力学分析[D]. 张晨晨.沈阳工业大学 2007
[2]大型风力发电机组的动力学特性计算分析[D]. 李声艳.天津工业大学 2007
[3]风力机叶片的动力学特性分析及分形特征研究[D]. 张承东.天津工业大学 2007
[4]风力机全系统载荷分析及优化设计软件的集成开发[D]. 刘吉辉.汕头大学 2006
[5]风力机旋转叶片动力特性及响应分析[D]. 信伟平.汕头大学 2005
[6]基于风力机桨叶气动弹性问题的研究[D]. 遇瑞.沈阳工业大学 2005
[7]有限单元法在风力发电机组开发中的应用研究[D]. 姜香梅.新疆农业大学 2002
[8]大型水平轴风力机载荷计算和强度分析的方法研究[D]. 曾杰.新疆农业大学 2001
[9]水平轴风力机桨叶结构动力学特性研究[D]. 马昊旻.汕头大学 2001
本文编号：3679984
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章: 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 风力机结构动力学发展与现状
1.3 课题的主要内容
第二章: 叶片气动载荷分析
2.1 坐标系的确定
2.2 风力机气动分析基础
2.3 风力机风轮叶片的基本载荷
2.3.1 空气动力载荷
2.3.2 重力载荷
2.3.3 离心力载荷
2.4 风力机塔架的主要载荷
2.5 风力机叶片载荷计算
2.6 本章小结
第三章: 风力机部件结构动力学分析
3.1 振动原理
3.2 单自由度振动
3.2.1 简谐振动
3.2.2 多自由度振动
3.3 叶片固有频率和振型
3.4 塔架固有频率和振型
3.4.1 固有频率理论计算
3.4.2 塔架的顺风向随机风振计
3.5 本章小结
第四章: 风力机叶片有限元分析基础
4.1 有限元法的基本思想
4.2 思路和做法
4.3 ANSYS有限元分析软件介绍及应用
4.4 本章小结
第五章: 叶片模态分析
5.1 风力机风三维实体建模
5.1.1 风轮叶片截面坐标的计算
5.1.2 叶片三维几何实体模型的建立
5.2 风力机风轮叶片动力学分析
5.3 风轮的动力学分析
5.4 本章小结
第六章: 总结与展望
6.1 结论
6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力机叶片外形设计及三维实体建模研究[J]. 张礼达,任腊春,陈荣盛,毛金铎. 太阳能学报. 2008(09)
[2]基于UG的风力机叶片参数化建模方法研究[J]. 任腊春,张礼达. 机械设计与制造. 2008(05)
[3]在风压和离心载荷作用下复合材料桨叶的应力和模态分析[J]. 包洪波. 电站系统工程. 2007(02)
[4]ANSYS在模态分析中的应用[J]. 杨康,韩涛. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2005(01)
[5]从世界发展趋势展望我国风力发电前景[J]. 施鹏飞. 中国电力. 2003(09)
[6]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)
[7]复杂组合结构的有限元模态分析[J]. 崔志琴,苏铁熊,赵冬青,白小兰. 华北工学院学报. 2001(03)
硕士论文
[1]兆瓦级风力发电机组的动力学分析[D]. 张晨晨.沈阳工业大学 2007
[2]大型风力发电机组的动力学特性计算分析[D]. 李声艳.天津工业大学 2007
[3]风力机叶片的动力学特性分析及分形特征研究[D]. 张承东.天津工业大学 2007
[4]风力机全系统载荷分析及优化设计软件的集成开发[D]. 刘吉辉.汕头大学 2006
[5]风力机旋转叶片动力特性及响应分析[D]. 信伟平.汕头大学 2005
[6]基于风力机桨叶气动弹性问题的研究[D]. 遇瑞.沈阳工业大学 2005
[7]有限单元法在风力发电机组开发中的应用研究[D]. 姜香梅.新疆农业大学 2002
[8]大型水平轴风力机载荷计算和强度分析的方法研究[D]. 曾杰.新疆农业大学 2001
[9]水平轴风力机桨叶结构动力学特性研究[D]. 马昊旻.汕头大学 2001
本文编号：3679984
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