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车用飞轮储能系统研究

崔薇薇  
【摘要】:飞轮储能系统作为一种性能优良的新型储能方式,具有绿色环保、质轻高效、使用寿命长等优点。本文将飞轮储能系统运用于电动汽车中,根据所需的能量要求及基本性能需求对飞轮储能系统进行了结构设计及有限元分析。 车用飞轮储能系统包括飞轮轴,飞轮转子,支撑系统,保护罩,外壳以及电子电力装置几个主要部分。 首先,根据储能系统的功能、工作原理以及损耗最小的原则对飞轮储能系统进行了总体方案设计,确定了每个部件的设计方案。 其次,在理论分析的基础上对飞轮储能系统的主要零件进行设计,校核。用遗传算法分别对金属以及复合材料两种材料飞轮转子进行了设计,进行评价,选择最佳方案。选择了电磁轴承的型号。根据飞轮设计的理论设计校核了飞轮轮毂。对飞轮轴进行了设计校核。根据冲击动力学的理论设计了飞轮保护罩。 最后运用ANSYS以及LS-DYNA3D两种有限元分析软件对转动圆环进行了分析,得到应力分布规律;对金属飞轮转子进行了受力分析、强度校核以及破坏模拟;对复合材料飞轮转子进行了受力分析、强度校核、模态分析以及预应力大小对各部件的影响;在模拟了复合材料飞轮轮毂破坏的基础上对飞轮保护罩进行了侵彻分析,验证保护罩的安全性并提出了合理的改进方案。


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