水平軸風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪性能分析與載荷計(jì)算研究.pdf

1、隨著風(fēng)電機(jī)組的大型化，葉片的長(zhǎng)度不斷加長(zhǎng)，輪轂的直徑不斷變大。風(fēng)輪作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件之一，其性能分析和載荷計(jì)算是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的非常關(guān)鍵工作。建立適用于風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪氣動(dòng)性能分析的計(jì)算模型和程序設(shè)計(jì)，對(duì)于設(shè)計(jì)和制造性能優(yōu)異的風(fēng)輪有非常重要的意義;同時(shí)準(zhǔn)確的載荷計(jì)算結(jié)果，可以用于指導(dǎo)風(fēng)輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和評(píng)估校核，保證機(jī)組的安全可靠。
　　結(jié)合MATLAB/GUI軟件設(shè)計(jì)，基于葉素動(dòng)量理論及其修正，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了用于風(fēng)輪氣動(dòng)性能分析的

2、計(jì)算程序，以2000kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪為計(jì)算實(shí)例，其結(jié)果與國(guó)際著名風(fēng)電設(shè)計(jì)軟件GHBladed的計(jì)算結(jié)果較吻合，進(jìn)一步驗(yàn)證了所采用的綜合考慮葉尖輪轂損失修正、攻角修正、推力系數(shù)修正和風(fēng)剪切修正的計(jì)算模型和程序的正確性。
　　研究了風(fēng)輪的載荷計(jì)算分析方法，根據(jù)IEC61400-1的載荷設(shè)計(jì)工況，采用GHBladed軟件，對(duì)2000kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪進(jìn)行了極限載荷和疲勞載荷計(jì)算仿真，得出葉片根部和輪轂的連接處是風(fēng)輪最可能發(fā)生破壞的

3、位置。載荷計(jì)算結(jié)果為后續(xù)的有限元分析提供載荷數(shù)據(jù)和參考。
　　依據(jù)載荷計(jì)算結(jié)果，對(duì)風(fēng)輪的關(guān)鍵零部件輪轂進(jìn)行性能分析。通過(guò)建立風(fēng)輪輪轂的實(shí)體模型，使用有限元軟件計(jì)算風(fēng)輪輪轂在極限工況下的最大應(yīng)力和應(yīng)變分布，分析輪轂的極限強(qiáng)度性能;基于Miner法則和雨流計(jì)數(shù)法計(jì)算出輪轂在20年正常安全運(yùn)行壽命內(nèi)循環(huán)1×107次發(fā)生破壞的等效疲勞應(yīng)力，結(jié)合輪轂材料修正合成S-N曲線，分析輪轂的疲勞強(qiáng)度性能。
　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪性能計(jì)算分析程序