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《辽宁工程技术大学》 2009年
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兆瓦级风力发电机组整机结构强度分析

金大伟  
【摘要】:近年来,在能源危机与环境污染的双重压力下,风力发电将是21世纪最有发展前途的绿色能源。本文针对兆瓦级水平轴风力发电机组结构和运行特点,基于空气动力学、流体力学、叶素动量理论和有限元理论,以整机计算分析软件GH Bladed和大型通用有限元分析软件ANSYS为计算工具,采用理论分析与数值模拟计算相结合的方式,依据风力发电机组行业标准与技术规范,确立了以整机载荷计算与关键结构部件的有限元分析为主导开展研究工作,其目的是为了确保风力发电机组在其设计寿命内能够正常平稳地运行。本文可以得出如下主要结果: 针对水平轴1.5兆瓦变速恒频风力发电机组的多种载荷设计工况,采用整机计算分析软件GH Bladed精确求解出风力发电机组固定坐标系和旋转坐标系下轮毂的极限载荷、半径为1.3米处3个叶片的极限载荷和塔架顶部极限载荷,并绘制了风力发电机组功率特性和轴向推力曲线图。 由塔架的应力分布云图可以看出塔架的应力是由塔顶到塔底逐渐增大的,最大应力出现在背风面靠近塔架底部附近,并且在塔底的舱门处出现应力集中。 依据整机仿真分析软件GH BLADE计算得出风力发电机在最恶劣条件下工作时叶片与轮毂连接处的极限载荷,将CATIA软件形成的STP格式的实体转入ANSYS软件中采用六面体单元进行网格划分,从有限元计算结果可以看出,轮毂连接区域或轮毂与主轴连接区域应力较大,最大应力出现在后端连接处,最大等效应力远远小于材料的屈服强度。 对现场轮毂起吊板在试验吊装后的受力情况进行有限元分析,通过ANSYS软件的后处理分析模块,可直观形象地将轮毂起吊板优化前后的计算结果表示出来。轮毂起吊板的最大受力位置优化前后并没有改变,但变形和最大应力却变化显著。轮毂起吊板在优化前的方案中已屈服变形,并且节点的最大应力已接近材料的抗拉强度,而轮毂起吊板优化后的方案完全符合设计要求。 本文通过对水平轴兆瓦级风力发电机组整机载荷计算与强度分析研究,校核了风力发电机组关键部件的强度,并对结果进行了分析,为今后风力发电机组自主研发与国产化奠定了基础。
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM315

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 李缓;大型风力发电机组独立变桨技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
3 王立军;变速变桨距风力发电机组的滑模变结构控制技术研究[D];华东理工大学;2010年
4 刘瑞轩;风力发电机组综合优化选型方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
5 刘苑红;含风力发电机组的网络能量分布特征分析[D];华北电力大学(北京);2010年
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7 晁储琰;双馈感应风力发电机组运行控制的物理模拟仿真[D];东北电力大学;2010年
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