風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂的有限元分析.pdf

1、風(fēng)能是一種潔凈的可再生能源，在當(dāng)今能源和環(huán)境問(wèn)題日益受到關(guān)注的情況下，利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電越來(lái)越受到人們的重視，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在世界上得到了飛快的發(fā)展，越來(lái)越多的兆瓦級(jí)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相繼建成并投入運(yùn)行，風(fēng)電市場(chǎng)前景異常廣闊。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量日益增大，機(jī)組所受的載荷情況也越來(lái)越復(fù)雜，從而使得風(fēng)力機(jī)及其零部件的安全問(wèn)題變得更加突出。為了要確保風(fēng)力機(jī)在其設(shè)計(jì)壽命內(nèi)能夠正常地運(yùn)行，首先必須對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵零部件展開(kāi)

2、設(shè)計(jì)研究。 輪轂是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的一個(gè)重要部件，它形狀復(fù)雜，輪轂設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行和使用壽命，因此有必要在極限載荷條件下對(duì)輪轂進(jìn)行靜態(tài)分析和疲勞計(jì)算，以確定整個(gè)輪轂的應(yīng)力分布情況，從中找出最危險(xiǎn)的部位，為輪轂設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。本文課題研究就是在這樣的背景下，應(yīng)某企業(yè)的需求，對(duì)1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算分析。 本文基于有限元法的基本理論，對(duì)1.5MW輪轂進(jìn)行了以下研究： ①基于

3、有限元法的建模理論，利用網(wǎng)格劃分軟件HyperMesh建立了兩種輪轂有限元模型：一種是四面體單元模型，劃分簡(jiǎn)單，可以使用有限元程序自動(dòng)生成，故使用普遍；另一種是六面體單元模型，由于三維網(wǎng)格具有空間幾何實(shí)體描述和三維網(wǎng)格的自動(dòng)生成算法的復(fù)雜性，使得三維網(wǎng)格，尤其是六面體網(wǎng)格的劃分，具有較大難度，一般只能靠工作人員手動(dòng)生成。并對(duì)兩種單元類型的模型進(jìn)行了細(xì)致的分析比較。 ②對(duì)輪轂有限元模型進(jìn)行極限強(qiáng)度分析和疲勞校核計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果與

4、某企業(yè)的2MW輪轂分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，從而驗(yàn)證了本文所研究方法的正確性，確保了輪轂具有足夠的強(qiáng)度和使用壽命。 ③為了減輕輪轂的重量、降低輪轂的制造成本，本文在強(qiáng)度和疲勞分析的基礎(chǔ)上，對(duì)輪轂優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，得到一組優(yōu)化的輪轂壁厚。 因此，本論文對(duì)為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂的分析和自主設(shè)計(jì)提供科學(xué)可靠的依據(jù)，對(duì)企業(yè)解決輪轂安全和壽命的問(wèn)題具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值，為提高我國(guó)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備技術(shù)水平，降低風(fēng)力發(fā)電成本，提高