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FRP风力机叶片设计与有限元分析

曾琴琴  
【摘要】: 随着化石能源的过渡消耗以及其对环境带来的严重影响,风能凭借其清洁、可循环利用等诸多优点而越来越受到重视,各国都在积极开发利用本国的风能资源,中国也不例外。近几年我国的风能发电业发展到一定的规模,但是我国关于风力发电技术的研究远落后于世界各国,尤其是风力发电机的关键技术。本文对风力发电机的关键部件叶片进行了研究。主要研究工作如下: 1.根据风力发电机叶片设计的经典理论设计叶片的外形,利用三维建模软件Pro/E建立叶片的三维实体模型。其中根据叶片翼型数据较多的设计特点,在传统建模方法无法实现的情况下,提出了导入数据文件的建模方法,提高了模型的建立效率。 2.依照飞机结构设计中的机翼及螺旋桨叶的铺层设计经验,结合风力发电机叶片空气动力学受力特点,以1.1MW风力机叶片的设计为对象,分析确定了一种铺层方案,为动力学分析提供了研究模型。 3.利用ANSYS有限元分析软件,使用复合材料SOLID185单元对叶片模型进行了静力分析和模态分析,并绘出叶片在停机风速下的应力情况图,同时确定出叶片的前十阶固有频率。结合叶片断裂的问题分析,为叶片的结构设计提供了参考依据。


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