谈载荷10kW失速型风力机叶片设计、载荷计算与强度

论文导读：opdworks软件的有限元浅析模块对lOkW风力机的机舱架进行强度浅析,验证其强度是否满足设计要求。通过本论文的探讨,为小型风力机的叶片设计、载荷计算与强度浅析提供了清晰的思路,并且载荷计算部分符合IEC标准,有利于风力机通过国际认证。关键词：小型风力机论文叶片设计论文载荷计算论度浅析论文
摘要：随着化石能源的日益短缺与生态环境的不断恶化,以及风能开发成本的逐渐降低,世界各国都在进一步进展风力发电技术。然而相比大型风力机,小型风力机的探讨比较薄弱。目前许多国内小型风力机厂家缺乏对风力机动态载荷与结构强度方面的探讨,导致国内的小型风力机故障率高,品质低,难以通过国际认证。本论文首先介绍了国内外小型风力机产业的进展情况以及小型风力机的分类,并阐述了风力机的载荷计算近况,由此引出本论文的探讨内容与作用。其次,由叶片设计论述,通过MATLAB编程得出叶片的气动外形数据,并编写了用户图形界面,提升了叶片设计效率。利用Sopdworks软件建立了叶片的三维模型,并对其进行模态浅析。再根据IEC标准中的规定,运用GH-Bladed软件对10kW风力机进行动态仿真,得出风力机的极限载荷情况,为风力机的有限元浅析提供载荷参数。最后,利用Sopdworks软件的有限元浅析模块对lOkW风力机的机舱架进行强度浅析,验证其强度是否满足设计要求。通过本论文的探讨,为小型风力机的叶片设计、载荷计算与强度浅析提供了清晰的思路,并且载荷计算部分符合IEC标准,有利于风力机通过国际认证。关键词：小型风力机论文叶片设计论文载荷计算论度浅析论文有限元论文
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Abstract5-9
第1章 绪论9-14

1.1 引言9

1.2 小型风力机进展情况9-10

1.2.1 国外小型风力机进展情况9-10

1.2.2 国内小型风力机进展情况10

1.3 小型风力机的分类10-12

1.3.1 按照风力机的叶轮轴位置分类10-11

1.3.2 按照叶轮与塔架的相对位置分类11

1.3.3 按照发电机与叶轮之间是否有齿轮箱分类11-12

1.3.4 按照速度制约方式分类12

1.3.5 按照桨距制约方式分类12

1.4 风力机载荷计算综述12-13

1.5 本课题的探讨作用与内容13-14

第2章 风力机空气动力学与叶片设计基础论述14-20

2.1 动量论述14-15

2.2 叶素论述15-17

2.3 动量——叶素论述17-18

2.4 涡流论述18-19

本章小结19-20
第3章 10kW风力机主要参数与叶片设计20-34

3.1 10kW风力机主要参数的设计20-22

3.

1.1 设计的额定功率20

3.

1.2 叶片数目20

3.

1.3 设计的年平均风速与极限风速20

3.

1.4 设计风速与额定风速20

3.

1.5 切入风速与切出风速20

3.

1.6 设计的气动功率系数20

3.

1.7 叶轮直径20-21

3.

1.8 设计叶尖速比21

3.

1.9 叶轮的额定转速与最大转速21

3.

1.10 塔筒高度21

3.

1.11 翼型的选择21-22

3.2 风力机叶片三维建模22-30
3.

2.1 叶片弦长与扭角的计算22-25

3.

2.2 求解弦长与扭角的具体值25-28

3.

2.3 叶片各个截面坐标的求解28-30

3.3 叶片的模态浅析30-33

3.1 叶片有限元模型的动力学特点方程30

3.2 叶片材料30

3.3 叶片网格划分与约束条件30-31

3.4 叶片模态浅析结果31-33

本章小节33-34
第4章 小型风力机动态载荷计算34-51

4.1 风力机载荷计算的坐标系描述34-36

4.2 基于GH-Bladed软件的10kW风力机动态载荷计算36-50

4.

2.1 计算工具GH-Bladed软件的介绍36

4.

2.2 GH-Bladed动态仿真流程36-37

4.

2.3 工况描述37-38

4.

2.4 各种工况载荷计算结果38-50

本章小节50-51
第5章 10kW风力机机舱架有限元浅析51-63

5.1 材料参数51-52

5.2 机舱架的载荷52-53

5.

2.1 轮毂的极限载荷52

5.

2.2 自重载菏52-53

5.3 网格模型的生成53-54

5.4 施加边界条件54-55

5.

4.1 约束54

5.

4.2 载荷54-55

5.5 有限元浅析结果55-61
5.5.1 工况

1.6浅析结果55-56

5.5.2 工况

2.1浅析结果56-57

5.5.3 工况

4.1浅析结果57-59

5.5.4 工况5.1浅析结果59-60
5.论文导读：5.5工况6.1浅析结果60-615.6结果浅析61-625.7结论62本章小节62-63第6章总结与展望63-646.1总结636.2展望63-64参考文献64-67致谢67-68附录攻读学位期间发表的论文68上一页12

5.5 工况6.1浅析结果60-61

5.6 结果浅析61-62

5.7 结论62

本章小节62-63
第6章 总结与展望63-64

6.1 总结63

6.2 展望63-64

参考文献64-67
致谢67-68
附录 攻读学位期间发表的论文68