大型水平轴风机气动性分析与强度校核

发布时间：2020-09-16 13:05

　　 近年来,能源危机、环境危机使得可再生能源得到空前发展。风能作为一种环保、且开发潜能近乎无穷无尽的能源,在20世纪90年代初进入了发展的黄金时期。中国作为能源消费大国,近年来风电得到国家层面上的大力支持从而得到快速发展。但是起步较晚的中国风电技术与风电发达国家差距很大,尤其是风电机组的气动性设计和结构强度可靠性设计方面。 风机的气动性能分析是风机气动性设计的前提,因为影响风机气动性的因素很多,所以良好的气动性设计离不开对各影响因素的了解和分析;结构强度校核为风机的可靠性设计提供了保障,进行风机强度校核的方法和工具很多,现代风机技术的快速发展需要一种高效、精确的校核方法。 本文以风电专业软件GH bladed为基本分析平台,对现代大型水平轴风机进行建模,依据GH bladed风机模型分析风速、锥角、叶片弦长、叶片厚度、叶片扭角对风机的升力系数、阻力系数、功率系数、推力系数、转矩系数的影响,得出影响规律。针对风机的结构强度校核,本文以塔筒为例,对风机塔筒进行三维建模,用GH bladed风机模型计算风机的极端载荷,再将载荷代入三维模型中,用ANSYS对风机的结构强度进行分析校核,并对结构强度进行优化。 通过对风机气动性的分析,得出各主要影响因素对风机气动性的影响规律;对于结构强度分析,用一种现代、高效、精确的方法实现对风机结构强度的分析校核及适当优化,对结构强度设计提供借鉴和保证。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TK83
【部分图文】：

图 2-1 风轮处于理想状态时的气流流动Fig.2-1 Idealized flow through wind turbine rotor在风轮近前方和近后方，空气作用于风轮的轴向压力分别为 、 ，则风轮受到空气总的压力为：2P+2P (2-2)2 2T (P P+ = )A设风轮远前方和远后方的空气静压力分别为 、 ，分别在风轮远前方、近前方以及风轮远后方、近后方应用伯努利方程有：1P2P2 21 1 2 21 12 2ρ v P ρv P++ = + (2-3)2 23 3 2 21 12 2ρ v P ρv P + = + (2-4)由于风轮远前方和远后方都为未受干扰气流，所以：1P P3= (2-5)联立式(2-2)、(2-3)、(2-4)、(2-5)得：2 22 2 1 31( ) (2T P P A ρA v v+ = = ) (2-6)

图 2-2 与 之间的关系曲线pC aFig.2-2 Relationship between andpC aTC图 2-3 与 之间的关系曲线TC aaFig.2-3 Relationship between andTC a

- 9 -Fig.2-3 Relationship between andTC a了更真实地模拟实际气流状况，提高计算结果精度。尾流的环向流加以考虑，即在风轮的上风向，气流是完全轴向的，而下风向气了速度，这个速度称为周向诱导速度，但没有漩涡[34]。轴向诱导因子类似，定义周向诱导因子 a'：'2aω=Ω

【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 孙海磊;风力发电机塔筒受力性能的试验研究[D];内蒙古科技大学;2012年

本文编号：2819889