H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)振特性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、能源危機(jī)，溫室效應(yīng)以及生態(tài)環(huán)境的日益惡化時(shí)刻提醒人們地球已經(jīng)疲憊不堪，改變?nèi)祟?lèi)能源獲取方式以及提高能源利用率迫在眉睫。風(fēng)能以清潔、可再生、蘊(yùn)含量大等顯著優(yōu)點(diǎn)，成為各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)在這一熱潮中迅速發(fā)展起來(lái)。目前學(xué)者研究的重點(diǎn)都放在水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，對(duì)于大中型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究涉及較少。隨著垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)功率不斷增大，機(jī)組的受力也必然增大，風(fēng)振特性更為復(fù)雜。因此對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化顯得尤為重要。論文以

2、H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為對(duì)象，研究了其關(guān)鍵部件的風(fēng)振特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化問(wèn)題。論文主要工作包括：
　　 (1)分析了50kw H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)參數(shù)，提出對(duì)其關(guān)鍵部件-主軸、葉臂及葉片進(jìn)行風(fēng)振特性研究的必要性，并提出了有限元分析方法的應(yīng)用。
　　 (2)對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)振動(dòng)分析。建立了主軸的PROE模型和有限元模型，校核其強(qiáng)度和剛度等力學(xué)性能是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，推導(dǎo)出主軸的危險(xiǎn)截面，分析

3、了不同轉(zhuǎn)速下主軸的固有頻率變化規(guī)律，檢驗(yàn)了主軸發(fā)生共振的可能性和主軸的穩(wěn)定性。
　　 (3)對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉臂進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)振動(dòng)分析，校核葉臂的剛度和強(qiáng)度，并提出結(jié)構(gòu)剛度上的不足。并分析其在額定轉(zhuǎn)速下的風(fēng)振特性，得到葉臂的各階自振頻率，通過(guò)與額定轉(zhuǎn)速的比較，驗(yàn)證葉臂不會(huì)發(fā)生共振。
　　 (4)對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析了在預(yù)應(yīng)慣性力影響下的葉片的自振頻率，剖析了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片各階振型云圖產(chǎn)生的原因，為H型