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《基于流固耦合的風力機葉片應力_應變特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、分類號:學校代碼:10128UDC:學號:20151800109碩士學位論文（學生類別：全日制專業(yè)型碩士研究生學位類別：工程碩士領域名稱：動力工程論文題目：基于流固耦合的風力機葉片應力/應變特性研究英文題目：Studyonthestress/straincharacteristicsofWindTurbineBladesbasedonfluid-solidcouplings學生姓名：謝曉鳳導師姓名：宋力副教授李鑫高級工程師二○一八年四月內(nèi)蒙古工業(yè)大學碩士學位論文摘要風輪是風力機的關鍵部件，風力機葉片是具有大撓度的細長體，在氣動載
2、荷作用下會產(chǎn)生較大變形，這種非定常變形與非定常氣動載荷相互耦合作用，不僅會改變風力機的氣動性能，而且影響運行的安全性。風力機葉片結構設計和材料選擇依賴于其承受的載荷及應力/應變響應，特別是風電機組單機容量逐漸向大容量發(fā)展，基于流固耦合的風力機葉片應力/應變特性研究已成為風力機設計中重點關注的問題之一。本文以風力機葉片結構載荷及其應力/應變響應的相互作用為物理問題，選取風輪直徑為2m的水平軸風力機為研究對象，采用數(shù)值模擬計算和試驗研究等方法，旨在研究風力機葉片在承受各種載荷作用時結構的應力/應變特征，主要研究內(nèi)容包括：（1）利用S
3、olidWorks三維建模軟件對葉片建模，通過AnsysWorkbench軟件建立雙向流固耦合計算平臺，對葉片模型進行網(wǎng)格劃分，并進行非穩(wěn)態(tài)計算。通過控制轉速，可以得出流場及結構場在不同載荷下的具體數(shù)值，定量的研究葉片在不同工況下的位移及應力/應變。結果顯示：氣動載荷會使葉片產(chǎn)生揮舞方向的變形，且在展向上有較大幅度的位移；轉速與葉片在圓周運動面上的擺振呈正相關，但受重力載荷和轉動方向影響，葉片在不同運動位置處，其結構的應力/應變呈周期性變化。（2）采用了數(shù)字圖像相關技術，利用Vic-3D非接觸式位移應變測量系統(tǒng)，開展了在重力載荷
4、和慣性載荷作用下，葉片在不同轉速和不同位置處的位移及應力/應變測量試驗。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對位移及應力/應變進行分析，可以得到：慣性載荷與葉片的應力/應變間的相關影響規(guī)律；葉片在圓周運動的不同位置處時，其重力載荷與應力/應變間的關系。本文在多載荷同時作用的情況下探究了風力機葉片沿展向和弦向的位移及應力/應變分布情況，該研究將為風力機設計、運行和維護提供參考和指導。關鍵詞：風力機葉片；氣動載荷；數(shù)值模擬；位移；應力/應變I內(nèi)蒙古工業(yè)大學碩士學位論文AbstractWindrotorisakeypartofwindturbine.Blad
5、esofwindturbineareslenderbodiesofhighdeflection.Theyundergoagreatdeformationunderaerodynamicloading.Thiskindofunsteadydeformationisinter-coupledwithunsteadyaerodynamicloading,whichnotonlychangesaerodynamicperformanceofwindturbines,butaffectoperatingsafety.Structurald
6、esignandmaterialofbladesofwindturbinedependsonitsbearingloadsandstress/strainresponses.Especiallyinthecircumstancethatunitcapacityofwindturbinesbecomeshigherandhigher,fluid-solidcouplingbasedstudyonstressandstraincharacteristicsofbladesofwindturbineshasbecomeakeypoin
7、ttobeemphasizedindesignofwindturbine.Inthispaper,theauthortookhorizontalaxiswindturbinewithadiameterof2masanobjectofstudy,discussedthephysicalproblemofinteractionbetweenstructuralloadsandstress/strainresponseofbladesofwindturbine,andadoptedsuchmethodsascalculationofn
8、umericalsimulationandexperimentalstudytoresearchstress/straincharacteristicsofbladesofwindturbinewhentheybearvariousloads.Themainre
