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《华北电力大学(北京)》 2011年
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大型风电叶片结构设计方法研究

马志勇  
【摘要】:风能作为绿色可再生能源,已受到世界各国的广泛重视。叶片作为风电机组的核心部件,其设计理论和制造技术被视为风电机组研发的关键。目前,国内有关叶片结构设计研究仍然面临巨大挑战,深入开展相关基础理论与技术研究,对尽快掌握风电机组核心技术,提高自主创新能力具有重要意义。在此背景下,论文针对风电叶片结构设计方法及其关键技术展开研究。 基于现有风电叶片设计基础理论,论文分析了叶片气动参数、结构参数的构成,探讨了相关坐标系的定义以及气动设计的常用方法。通过风电叶片构造分析,比较了强主梁叶片和弱主梁叶片的构造特点,分析了不同叶片承载结构的设计区别。研究了复合材料经典层合板强度理论、基于梁理论的等代设计方法在叶片承载结构设计中的应用。 论文基于风特性的分析,给出了一种用于小尺度条件下风速、风向和湍流强度计算的脉动风工程计算模型,该模型可用于随机气动载荷的计算分析。对主要载荷计算方法、风况描述模型和机组运行状态进行探讨,分析了机组运行状态与外部风况的组合条件,确定了载荷计算所需最少设计工况。研究了风电叶片载荷时序仿真计算方法,采用统计外推法及Gumbel分布模型对含有随机成分的最大载荷进行统计分析,给出了叶片极限载荷计算方法。 综合运用复合材料经典层合板理论、基于梁理论的等代设计方法,建立了叶片主要承载结构设计方法,并编制验证程序,进行实例计算,验证了方法的有效性。计算结果表明,采用复合材料经典层合板理论设计叶片结构铺层和采用基于梁理论的等代方法计算叶片层合板厚度都是可行的。通过对比分析,基于梁理论的等代设计方法更为简便,可为复合材料铺层计算提供依据,其中采用刚度条件的设计结果更为接近实际叶片,说明刚度在大型风电叶片结构设计中是关键约束。 针对以往叶片气动与结构独立设计的问题,论文分析了厚度、实度和扭角等参数对叶片气动和结构性能的综合影响,给出了翼型沿叶片展向合理分布的气动结构平衡设计方法。该方法提出结构系数κ的概念,将大型风电叶片分为侧重结构强度的内圈与侧重气动性能的外圈,内圈采用钝后缘翼型以提高叶片结构强度和刚度,外圈采用薄翼型以提高气动性能,合理解决了气动性能与结构强度的矛盾。研究了叶片变桨中心位置设计方法,通过对扭矩载荷的分析,给出了叶片截面变桨中心与重心重合的设计方案,有利于减小叶片运行过程中的扭矩载荷。
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TK83

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张健美;大型风电机组叶片铺层设计及有限元数值模拟研究[D];华北电力大学;2012年
2 张春开;一种新型高效的风力机叶片的设计研究[D];西华大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈余岳;姚辉;李波;;1MW变速恒频风力机复合材料叶片设计[J];玻璃钢;2004年04期
2 齐沛玉;;大型风力机复合材料叶片的气动外形和载荷设计[J];玻璃钢;2009年04期
3 戴春晖;刘钧;曾竟成;边力平;;复合材料风电叶片的发展现状及若干问题的对策[J];玻璃钢/复合材料;2008年01期
4 李成良;陈淳;;风力机叶片的结构分析与铺层优化设计[J];玻璃钢/复合材料;2009年06期
5 陈余岳;大型风力机玻璃钢叶片设计[J];玻璃钢/复合材料;1998年04期
6 宋聚众;赵萍;刘平;钟贤和;曾明伍;;水平轴风力机载荷工况设计方法研究[J];东方电气评论;2009年02期
7 申振华;于国亮;;翼型弯度对风力机性能的影响[J];动力工程;2007年01期
8 屈伟平;;从我国电源装机容量变化看电力设备投资机会[J];电器工业;2008年10期
9 王超;张怀宇;王辛慧;李天柱;;风力发电技术及其发展方向[J];电站系统工程;2006年02期
10 李德源,叶枝全,陈严,包能胜;风力机叶片载荷谱及疲劳寿命分析[J];工程力学;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 董锋岩;;复合材料风机叶片发展现状及成型工艺进展[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李军向;大型风机叶片气动性能计算与结构设计研究[D];武汉理工大学;2008年
2 赵丹平;风力发电机组叶片模型气动载荷研究[D];内蒙古农业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾杰;大型水平轴风力机载荷计算和强度分析的方法研究[D];新疆农业大学;2001年
2 郭健;风力发电机整机性能评估与载荷计算的研究[D];大连理工大学;2003年
3 刘虎平;风力机叶片设计和颤振分析[D];西北工业大学;2005年
4 王楠;水平轴风力机CAD软件中风场模型及极限载荷预测方法研究[D];汕头大学;2005年
5 信伟平;风力机旋转叶片动力特性及响应分析[D];汕头大学;2005年
6 郭亮;风力发电机组疲劳载荷测试系统的研究与设计[D];新疆大学;2006年
7 刘吉辉;风力机全系统载荷分析及优化设计软件的集成开发[D];汕头大学;2006年
8 苏明军;水平轴风力机叶片翼型的气动特性研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
9 张春丽;复合材料风力机叶片结构设计[D];同济大学;2007年
10 任腊春;风力机风轮叶片结构设计与分析[D];西华大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张振,张晓云,李永先;1998年我国工程塑料加工技术进展[J];工程塑料应用;1999年06期
2 惠雪梅;王晓洁;尤丽虹;;CE/EP/CF复合材料的湿热性能研究[J];工程塑料应用;2006年05期
3 惠雪梅;宋义斌;王晓洁;尤丽虹;;碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂复合材料性能研究[J];工程塑料应用;2007年11期
4 李树虎;王丹勇;秦贞明;贾华敏;郭建芬;李茂东;;纤维增强复合材料风力发电机叶片性能检测综述[J];工程塑料应用;2010年09期
5 安宝山;王慧军;孙利;;未来退役风电叶片的回收和利用[J];工程塑料应用;2011年06期
6 高龙士;冯刚;;复合材料CNG气瓶的结构设计与研究[J];工程塑料应用;2012年01期
7 许报力;弯矩分配法和弯矩迭代法在矩形水池结构计算中的应用[J];四川建筑科学研究;1985年03期
8 程选生;杜永峰;;正交各向异性钢筋混凝土板结构弹性常数的确定[J];四川建筑科学研究;2006年05期
9 周静南;廖绍凯;;纳米橡胶增韧环氧树脂性能研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
10 丁元耀;一类单边截断族中参数的渐近有效估计[J];安徽大学学报(自然科学版);1996年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 艾浩;董春迎;;非对称复合材料层合板多稳态构型分析[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 马毓;赵启林;江克斌;;树脂基复合材料连接技术研究现状及在桥梁工程中的应用和发展[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
3 朱坤宁;万水;;复合材料桥面板截面参数分析与设计研究[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
4 芮晓明;郑辉;王伟;黄浩然;;风力机叶片变浆控制的扭转载荷分析[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
5 张涛;卓静;;泊松效应对碳纤维板材拉伸强度的影响研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
6 陆晔;滕蓓;祁恩荣;;基于bladed软件的风力发电机组稳态风性能曲线研究[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
7 潘永地;;利用常规气象观测风资料计算湍流统计特征量的探讨[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
8 边文凤;贾宝贤;;伪弹性合金内衬复合材料容器的强度分析[A];复合材料力学的现代进展与工程应用——全国复合材料力学研讨会论文集[C];2007年
9 郑林;张驰;曹艳肖;何启迪;刘向阳;顾宜;;苯并噁嗪共混树脂及层压制品性能的研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
10 沈观林;;复合材料与结构的力学性能测试技术及“复合材料力学”课程教学[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
2 庞世红;夹层玻璃等效厚度研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2009年
3 陈建中;玻璃纤维增强塑料顶管接头受力分析[D];武汉理工大学;2010年
4 王骁;纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的流变特性研究[D];武汉理工大学;2010年
5 曹海建;三维机织整体中空复合材料的结构及性能研究[D];江南大学;2010年
6 刘卫东;改性聚丙烯纤维混凝土的工程性能研究[D];东华大学;2010年
7 王旭;基于声发射技术的聚乙烯自增强复合材料损伤模式识别研究[D];东华大学;2010年
8 李天梅;装备测试性验证试验优化设计与综合评估方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 严晓建;江苏省沿海潮间带风电产业综合评价研究[D];中国地质大学(北京);2011年
10 王哲;大型风电机组变桨距控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
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1 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵章;复合材料薄壁梁的耦合静变形及其振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
3 陈海清;吉林省洮南风电场选址及长远发展分析[D];长春理工大学;2010年
4 邹宗勇;建筑膜材料力学性能研究[D];浙江理工大学;2010年
5 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
6 邵海洋;结晶聚合物细观力学分析[D];郑州大学;2010年
7 董泽民;基于VCFEM的颗粒增强高聚物宏细观双尺度模拟[D];郑州大学;2010年
8 黄俊;海上浮式风力发电机组载荷及结构性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 黄铖;无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王炜;一种船用基座结构动态力学特性的数值仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵丹平;田德;韦丽珍;王海宽;;风力机叶片模型气动载荷的仿真与实验[J];东北林业大学学报;2009年12期
2 蒋莉萍;;2005年我国风电开发情况综述[J];电力技术经济;2006年03期
3 许洪华,郭金东 ,鄂春良;世界风电技术发展趋势和我国未来风电发展探讨[J];电力设备;2005年10期
4 李俊峰;施鹏飞;高虎;;中国风电产业发展现状与展望[J];电气时代;2011年03期
5 李成友;周光明;黄再兴;田卫国;;34m复合材料风力发电机组叶片屈曲有限元分析[J];风机技术;2008年05期
6 季采云;朱龙彪;朱志松;孙倩;;3MW海上风力机叶片的三维建模及模态分析[J];机械设计与制造;2011年06期
7 何玉林;李海锋;金鑫;李奇敏;;风力机叶片翼型气动特性模型[J];机械科学与技术;2010年12期
8 闫海津;胡丹梅;;风力机叶片的三维建模[J];能源技术;2009年02期
9 顾荣蓉;蔡新;朱杰;潘盼;范钦珊;;水平轴风机叶片技术发展概述[J];能源技术;2010年04期
10 许明;田德;王海宽;王丽丽;魏玉通;;风力发电机组的载荷计算方法概述[J];农村牧区机械化;2009年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李军向;大型风机叶片气动性能计算与结构设计研究[D];武汉理工大学;2008年
2 程胜;中国农村能源消费及能源政策研究[D];华中农业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王伟;风电叶片结构设计软件的开发与研究[D];华北电力大学(北京);2011年
2 李彦蓉;风力发电机叶片结构有限元分析[D];华北电力大学(北京);2011年
3 雷恩奇;基于多目标遗传算法的风力机叶片优化设计研究[D];兰州理工大学;2011年
4 黄忠;风力发电机复合材料叶片的结构应力分析和健康监测[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 徐贵营;风力机叶片外形优化与设计[D];同济大学;2008年
6 任腊春;风力机风轮叶片结构设计与分析[D];西华大学;2008年
7 毛火军;风电叶片全尺寸检测和结构分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2008年
8 李成友;风力发电机复合材料风轮叶片局部屈曲与静强度的有限元分析[D];南京航空航天大学;2008年
9 宗多;风电叶片载荷分析与结构初步设计[D];华北电力大学(北京);2009年
10 樊炎星;1.0MW水平轴风力机叶片设计研究[D];重庆大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖劲松;张传经;;风力机叶片在拍打方向的载荷估计与可靠性分析[J];北京工业大学学报;2005年06期
2 王友进;闫超;周涛;;不同厚度翼型动态失速涡运动数值研究[J];北京航空航天大学学报;2006年02期
3 陈余岳;张锦南;;玻璃钢/复合材料风力机叶片的开发[J];玻璃钢;2007年02期
4 赵鸿汉;赵珏;钟方国;;我国风电市场机遇和玻璃钢风机叶片[J];玻璃钢;2007年04期
5 陈余岳;旋转叶片振动分析[J];玻璃钢/复合材料;1986年01期
6 陈宗来,陈余岳;大型风力机复合材料叶片技术及进展[J];玻璃钢/复合材料;2005年03期
7 韩振宇;孟庆鑫;富宏亚;付云忠;张勇;;风力叶片的纤维缠绕设计[J];玻璃钢/复合材料;2007年04期
8 李军向;薛忠民;王继辉;冯宾春;;大型风轮叶片设计技术的现状与发展趋势[J];玻璃钢/复合材料;2008年01期
9 戴春晖;刘钧;曾竟成;边力平;;复合材料风电叶片的发展现状及若干问题的对策[J];玻璃钢/复合材料;2008年01期
10 李军向;薛忠民;王继辉;;水平轴风机气动性能影响因素研究(英文)[J];玻璃钢/复合材料;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 韩晓亮;汪建文;高志鹰;豆佳勇;;水平轴风力机叶片设计与三维造型[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
2 陈文轩;;大型水平轴风力发电机组动态载荷计算方法研究[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
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1 马昊旻;水平轴风力机桨叶结构动力学特性研究[D];汕头大学;2001年
2 黄继雄;风力机专用新翼型及其气动特性研究[D];汕头大学;2001年
3 曾杰;大型水平轴风力机载荷计算和强度分析的方法研究[D];新疆农业大学;2001年
4 姜香梅;有限单元法在风力发电机组开发中的应用研究[D];新疆农业大学;2002年
5 欧阳高飞;风力机动态过程的分析系统及其软件开发[D];汕头大学;2003年
6 郭虎;汽车试验场可靠性强化试验强化系数的研究[D];浙江大学;2003年
7 郭健;风力发电机整机性能评估与载荷计算的研究[D];大连理工大学;2003年
8 孙立德;运用连续损伤理论对结构损伤分析和寿命预测的研究[D];大连理工大学;2004年
9 王骏;烟叶品质数据库的开发[D];四川大学;2004年
10 唐进;提高风力机叶型气动性能的研究[D];清华大学;2004年
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1 Bernhard Nill,尹月高;涡轮增压器叶轮的光弹研究[J];车用发动机;1982年02期
2 顾维藻,张玉明;陶瓷涂层叶片与内冷强化的性能分析[J];工程热物理学报;1982年02期
3 魏先英,孔润祥,余耀;350MW汽轮机低压转子第五、六级动叶片频率特性的研究[J];河北电力技术;1987年06期
4 陈余岳,陈云程;水平轴风轮机叶片气动弹性响应分析[J];太阳能学报;1987年03期
5 童铁生;关于三门峡、青铜峡等电站水轮机的技术改造问题[J];大电机技术;1990年03期
6 王思玉;钛合金叶片及其前景[J];上海汽轮机;1994年04期
7 曹世璞;挤泥机绞刀叶片的简便制作方法[J];砖瓦;1996年01期
8 赵文虎,李传昭,徐世明,候兰欣,商照荣,李霞;在人工生态系内研究~(125)Ⅰ气体对农业生态环境的污染及其防治对策[J];中国核科技报告;1996年00期
9 童喜民;轴流式转轮叶片堆焊变形的控制[J];西北电力技术;1997年04期
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1 潘娟娟;骆勇;马占鸿;;小麦受条锈病菌侵染叶片的早期Real-Time PCR检测方法研究[A];粮食安全与植保科技创新[C];2009年
2 许红云;陈丽娟;;云南稻种资源的香型分类及叶片和精米香味的相关分析[A];云南省作物学会2000—2003年优秀论文选集[C];2004年
3 黄太平;;涡轮叶片细微冷却通道周边区域应力分析[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
4 程坤;崔磊;杨丽梅;方智远;刘玉梅;庄木;张扬勇;;甘蓝几个材料的光合生理生化指标及其叶片超微结构的比较[A];庆祝中国园艺学会创建80周年暨第11次全国会员代表大会论文摘要集[C];2009年
5 陈发兴;刘星辉;陈立松;陈秀萍;;枇杷叶片有机酸组分分析[A];中国园艺学会第十届会员代表大会暨学术讨论会论文集[C];2005年
6 张惠玲;刘新忠;郭记迎;贾中伏;崔惠英;张惠娟;;绿宝石梨枝、叶、果生长动态研究[A];全国第四届梨科研、生产与产业化学术研讨会论文集[C];2005年
7 杨德琴;刘建国;陈筑;张燕;马欣荣;吴家媛;张剑;关薇薇;;转基因生菜叶片转化体系的优化[A];2007年第七次全国牙体牙髓病学学术会议论文集[C];2007年
8 彭黎明;;烤烟烟梗中某些香味成分的分析研究[A];中国烟草学会2006年学术年会论文集[C];2007年
9 韩天龙;阮中健;陈赤囡;亓宝生;;烟气轮机叶片断裂原因分析[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
10 兰彦平;周连第;姚砚武;王尚德;胡伟娟;曹庆昌;;板栗叶片及坚果形态特征的表型变异研究[A];第五届全国干果生产、科研进展学术研讨会论文集[C];2007年
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1 靖一民郇恒赛;用市场化方式打造精品剧目[N];中国文化报;2007年
2 记者  邓其锋 通讯员  周若燕;我市打造大型风情歌舞剧《瓯江谣》[N];丽水日报;2006年
3 鲍丹;“小”风电应有大作为[N];人民日报;2011年
4 特约记者 卢振声;鲁北集团将建大型风力发电工程[N];中国化工报;2006年
5 武爱萍;精彩演出献“两会”[N];楚雄日报(汉);2007年
6 本报记者 李成林 高云江 敖成林;中国彝族大型风情经典歌舞《太阳女》首演反响强烈[N];楚雄日报(汉);2005年
7 阚治东 东方汇富创业投资有限公司总裁;新能源项目觅食记[N];经济观察报;2011年
8 本报记者 王彦民;牵住控制风电的“风筝线”[N];国家电网报;2010年
9 周鹏峰;发改委:“十一五”要大力开发风能[N];上海证券报;2007年
10 杨新明;如东转变考核导向促工业转型[N];南通日报;2008年
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1 马志勇;大型风电叶片结构设计方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
2 肖深根;温室番茄干物质优化分配与苗期生长模拟研究[D];湖南农业大学;2004年
3 崔永兰;石蒜属植物cDNA文库构建与表达序列标签(EST)分析[D];南京林业大学;2004年
4 姬书得;水轮机转轮焊接残余应力调控措施的虚拟优化[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 王娜;枣体细胞胚胎发生及倍性种质创新[D];河北农业大学;2007年
6 张志宏;苹果叶片离体再生不定芽及遗传转化的研究[D];沈阳农业大学;1996年
7 李培武;甘蓝型油菜叶片与种子硫苷相关性研究[D];华中农业大学;2007年
8 王显峰;异型件面片缠绕成型轨迹规划的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 许林;枫香基因转化体系的研究以及枫香AGAMOUS基因的初步功能分析[D];华中农业大学;2008年
10 张力宁;点云数据抗噪处理方法及其在叶片重建中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
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1 胡海滨;叶片四轴清根加工算法及工艺优化方案研究[D];西北工业大学;2005年
2 刘轶茜;小麦叶片凋亡的形态及生理证据[D];河北师范大学;2002年
3 徐爱春;红富士苹果叶片主要矿质元素与果实产质量关系的研究[D];河北农业大学;2004年
4 杨海峰;酸樱桃(Prunus cerasus)叶片离体再生方法的研究[D];内蒙古农业大学;2001年
5 周瑞金;枣(Ziziphus jujuba Mill.)离体叶片高效再生体系的建立[D];河北农业大学;2004年
6 张晓峰;航空发动机机匣包容性的试验研究与仿真计算[D];浙江大学;2005年
7 姚利兵;基于特征的整体叶盘CAD造型系统研究[D];西北工业大学;2006年
8 于桂欣;叶片多轴加工中的刀具轨迹动力学分析与补偿方法研究[D];西北工业大学;2006年
9 于建民;叶片温辊轧成形工艺及装备研究[D];中北大学;2006年
10 刘晓光;枣愈伤组织诱导和原生质体分离研究[D];河北农业大学;2006年
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