大型風力機研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著人類對能源需求的日益增大,對無污染、可再生、低成本能源的開發(fā)和研究越來越重視。風力發(fā)電作為一種由新型的清潔能源,在最近二十年飛速發(fā)展。葉片作為風力機的關鍵部件,其工作環(huán)境伴隨著各種風沙磨損、雷電以及紫外線照射等因素,使得葉片的性能逐漸降低,影響風力機的發(fā)電效率,因此對葉片的疲勞分析至關重要的,估算出葉片滿足工作環(huán)境的疲勞極限壽命也是研究的重點。
  本文以2MW的風力機為研究對象,采用廣東南澳風電場數(shù)據(jù)對風力機葉片進行設計,運

2、用翼型軟件Profili和UG軟件進行葉片的3D建模,使用有限元分析軟件ANSYS Workbench對不同風速下的風力機進行流場分析,計算出在湍流風作用時葉片各處的壓力分布,得到工況下的葉片載荷。然后對葉片進行應力分析,最后通過風場的數(shù)據(jù)計算出應力循環(huán)百分比和疲勞破壞的總循環(huán)數(shù),根據(jù)復合材料的S-N曲線以及運用Palmgren-Miner準則估算出葉片的疲勞極限壽命,得到的結論如下:
  (1)在葉片的迎風面,都為正壓力,并且葉

3、片的風壓分布在葉尖部位比較明顯,且數(shù)值比較大,依次向葉根部位變小;葉片的背風面負壓分布比較明顯,并且由于受到風輪旋轉的影響,導致葉尖部位負壓數(shù)值最大,另外受葉片的結構影響,壓力分布并不均衡。
  (2)風力機葉片在葉根部的變形最小,并且從葉根至葉尖,變形越來越大,在葉尖部的變形達到最大。通過復合翼型和單一翼型葉片的變形結果對比可以發(fā)現(xiàn),復合翼型葉片的變形量明顯少于單一翼型葉片,所以在選擇葉片翼型的時候,葉根部所選擇的翼型盡量采用寬

4、度較大(即厚實)的翼型,同時為了保證整個葉片的升阻比以及葉片的風能利用率,在葉片其他部位滿足承受應力的條件下,盡量采用升阻比大的翼型來提升整個葉片的升阻比,從而使設計出來的復合翼型葉片風能利用率高、使用壽命長、葉片輕。所以,復合翼型的葉片更接近于實際,更適用于大型風力機。
  (3)通過復合材料的S-N曲線以及運用Palmgren-Miner準則估算出葉片的疲勞極限壽命為23年,結合ANSYS Workbench軟件預測葉片的使用

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