变行程风力提水机研究

论文摘要

风能利用对人类的经济发展和社会生活具有重要的意义。风力提水技术是风能利用的一个重要方面,而降低风力提水机的启动风速和提高风力提水过程中的风能利用率一直是人们研究的重点。变行程机构可以通过调节活塞泵的行程实现风力机与水泵功率的合理匹配,同时实现降低启动风速和提高风能利用率的目的。本课题首先根据活塞泵的特性及变行程过程中活塞泵与风力机的匹配特点,确定了适合于牧区独户使用的高扬程小流量变行程风力提水机水泵的基本参数。设计了平板式多叶片风力机模型,并通过风力机模型试验,得到了该风力机的空气动力特性曲线和机械特性曲线,为牧区独户使用的高扬程小流量变行程风力提水机整机模型的建立和试验打下了基础。其次,课题分析了变行程对启动风速的影响及变行程的变化规律。利用Pro/E建模软件和ADAMS动力学仿真软件建立了变行程机构的虚拟样机,通过虚拟样机的运动学仿真,得到了变行程风力提水机的行程变化规律曲线及机构中主要部件的运动规律曲线。通过虚拟样机的动力学仿真,发现了机构中加入配重可以降低风力机输出扭矩,并找出了合适的配重质量;同时在动力学仿真中还检验了在样机总体高度不变的情况下,机构中各零件长度的变化对风力机扭矩的影响,及行程改变时,风机轴输出扭矩的变化情况。通过本次课题发现变行程机构的重量、结构及尺寸的改变对变行程风力提水机整机的工作特性有很大的影响,所以本课题为优化变行程风力提水机的结构提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 风力提水机发展现状
• 1.3 风力提水机的分类
• 1.4 变行程无减速箱电液控制式风力提水机介绍
• 1.5 课题研究任务和实施方案
• 1.5.1 课题组先期工作介绍
• 1.5.2 课题研究任务
• 1.5.3 课题实施方案
• 第二章 变行程风力提水机配用水泵基本参数确定
• 2.1 活塞泵的性能
• 2.2 活塞泵与低速风力机的最佳匹配
• 2.3 活塞泵基本参数的确定
• 第三章 变行程风力提水机风力机模型设计与试验
• 3.1 风力机半径的确定
• 3.2 风力机模型设计参数的选取
• 3.2.1 风轮设计参数的选取
• 3.2.2 调速、调向系统的选取与设计
• 3.3 风轮模型空气动力特性试验
• 3.3.1 试验条件及原理
• 3.3.2 试验结果
• 3.3.3 试验结果分析
• 第四章 变行程机构分析与虚拟样机仿真
• 4.1 变行程机构分析
• 4.1.1 变行程机构对启动风速的影响
• 4.1.2 变行程机构行程变化分析
• 4.2 活塞泵提水力计算
• 4.3 虚拟样机仿真介绍
• 4.3.1 ADAMS 软件介绍
• 4.3.2 Pro/Engineer 软件介绍
• 4.4 虚拟样机仿真研究
• 4.4.1 模型的建立
• 4.4.2 变行程机构运动学仿真研究
• 4.4.3 变行程机构动力学仿真研究
• 第五章 结论
• 5.1 本次课题取得的成绩
• 5.2 课题今后的研究方案
• 参考文献
• 附录风力机相似理论
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文