风机叶片的强度和刚度优化设计

论文摘要

当今世界,风力发电已成为“新能源”主题之一。与此同时,风力发电机叶片的发展也十分迅速。其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证风力发电机组正常稳定运行的决定因素。叶片的翼型设计、结构形式直接影响风力发电装置的性能和功率。叶片是风力发电机中最核心的部分,是风力发电机中叶轮的最基础和最关键的部件,所以叶片设计的好坏,决定了风力发电机的优劣。叶片翼型的设计大多采用已有的机翼翼型,如NACA(4406～4415)翼型、哥丁根(Gottingen)翼型等。本文在已有理论的基础上,做了以下工作:1.在有限单元法的理论下,根据已有的叶片翼型,利用有限元软件ANSYS建立叶片的有限元模型,采用壳体单元SHELL63对模型进行离散化,对建好的叶片有限元模型施加工况条件,进行结构分析,本文为静态分析;2.计算出叶片所受的气动力、惯性力及重力,分别以三种不同的组合方式加在叶片上。在三类工况下,施加不同组合方式的载荷在叶片上,对建好的叶片模型进行结构静力分析;3.对叶片模型在三类工况下的结构静力分析结果进行比较,得出优化设计方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 新能源
• 1.2 国内外风力发电的现状和发展
• 1.3 世界风机叶片的发展概况
• 1.4 风机原理
• 1.5 风机叶片的研究现状
• 1.6 本文研究内容
• 1.7 常用翼型介绍
• 第二章 有限元分析及建模
• 2.1 最小势能原理
• 2.2 最小余能原理
• 2.3 叶片的有限元模型
• 2.3.1 叶片设计步骤
• 2.3.2 翼型主要设计参数
• 2.4 叶片载荷计算
• 2.4.1 本文施加载荷
• 2.4.2 载荷工况
• 2.4.3 叶片上的载荷
• 2.5 叶片的有限元建模
• 第三章 结论分析及优化方向
• 3.1 第一类工况下的结果分析
• 3.2 第二类工况下的结果分析
• 3.3 第三类工况下的结果分析
• 3.4 整体结果分析
• 3.5 优化方向
• 结论及展望
• 1.结论
• 2. 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间发表的论文）