MW級風(fēng)電機(jī)組動(dòng)力學(xué)性能仿真分析研究

【摘要】：為了研究風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性以及傳動(dòng)鏈的動(dòng)力學(xué)特征，以提高風(fēng)電機(jī)組的可靠性。論文從整機(jī)系統(tǒng)的角度分析了風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性，對傳動(dòng)鏈的扭振共振問題進(jìn)行了分析，還分析了塔架中心載荷與法蘭螺栓應(yīng)力的關(guān)系。論文的研究成果可以為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)和故障分析提供參考，具有一定的理論和工程實(shí)用價(jià)值。 論文的主要研究的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)： 第一章，緒論。分析了世界范圍內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢。然后，分別從風(fēng)速分布及風(fēng)場模型建立方面、柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析方面、風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈研究方面以及風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行模擬方面對前人的研究成果進(jìn)行了分析和總結(jié)。 第二章，風(fēng)電機(jī)組空氣動(dòng)力學(xué)理論及修正。論述了水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)理論，并考慮實(shí)際情況下，風(fēng)與風(fēng)機(jī)相互作用產(chǎn)生的能量損失，對風(fēng)模型進(jìn)行了葉尖損失修正、輪轂損失修正、Glauert修正、傾斜尾流修正以及動(dòng)態(tài)尾流修正等。 第三章，風(fēng)電機(jī)組剛-柔多體模型。根據(jù)德國勞埃德船級社風(fēng)機(jī)認(rèn)證規(guī)范，繪制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱以及整機(jī)拓?fù)鋱D，并在此基礎(chǔ)上建立了剛-柔多體的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)詳細(xì)模型。 第四章，風(fēng)電機(jī)組整機(jī)動(dòng)力學(xué)分析。對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行了三種不同風(fēng)況下的時(shí)域仿真，分析了葉片和塔架在風(fēng)激勵(lì)下的響應(yīng)，以及齒輪箱的相應(yīng)特性。對風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)鏈進(jìn)行了扭振共振分析，繪制了各頻段的Campbell圖和相應(yīng)的能量分布圖，確定出傳動(dòng)鏈中的危險(xiǎn)共振點(diǎn)。 第五章，塔架法蘭螺栓連接分析。推導(dǎo)了塔架中心載荷與螺栓應(yīng)力之間的關(guān)系，并建立了法蘭螺栓系統(tǒng)的有限元模型對理論推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。重點(diǎn)研究了，當(dāng)法蘭出現(xiàn)間隙時(shí)，螺栓的應(yīng)力變化情況。并得到了風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中，法蘭螺栓的應(yīng)力時(shí)間歷程。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電機(jī) 傳動(dòng)鏈 扭振 法蘭螺栓
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 課題的研究背景8-10
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)電機(jī)組動(dòng)力學(xué)發(fā)展及研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 課題研究的目的和意義14-15
• 1.3.1 課題研究的目的14-15
• 1.3.2 課題研究的意義15
• 1.4 論文內(nèi)容及結(jié)構(gòu)15-18
• 2 風(fēng)電機(jī)組空氣動(dòng)力學(xué)理論及修正18-32
• 2.1 風(fēng)輪圓盤理論18-22
• 2.1.1 致動(dòng)盤理論19-20
• 2.1.2 旋轉(zhuǎn)尾流角動(dòng)量分析20-21
• 2.1.3 最大功率系數(shù)21-22
• 2.2 風(fēng)輪葉片理論22-29
• 2.2.1 葉素理論22-23
• 2.2.2 葉素-動(dòng)量(BEM)定理23-24
• 2.2.3 風(fēng)力機(jī)葉素動(dòng)量理論修正24-29
• 2.3 塔影模型29-30
• 2.4 小結(jié)30-32
• 3 風(fēng)電機(jī)組剛-柔多體模型32-54
• 3.1 柔性體理論32-34
• 3.1.1 柔性體的變形32-33
• 3.1.2 柔性體上點(diǎn)的位置、速度與加速度33-34
• 3.2 SIMPACK 中風(fēng)電機(jī)組柔性組件建模方法34-44
• 3.2.1 Rotorblade Generation 模塊建立柔性葉片35-39
• 3.2.2 有限元法建立復(fù)雜柔性體39-42
• 3.2.3 SIMBEAM 柔性梁單元建模42-44
• 3.3 風(fēng)電機(jī)組齒輪箱建模44-48
• 3.3.1 齒輪建模45-46
• 3.3.2 軸承建模46
• 3.3.3 齒輪箱建模46-48
• 3.4 風(fēng)電機(jī)組整機(jī)模型建立48-52
• 3.5 小結(jié)52-54
• 4 風(fēng)電機(jī)組整機(jī)動(dòng)力學(xué)分析54-84
• 4.1 剛-柔耦合機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)54-57
• 4.1.1 柔性體的動(dòng)能與質(zhì)量矩陣54-55
• 4.1.2 彈性變形虛功以及主動(dòng)力虛功55-56
• 4.1.3 柔性體空間運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)控制方程56-57
• 4.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)時(shí)域分析57-68
• 4.2.1 整機(jī)模型驗(yàn)證58-60
• 4.2.2 葉片-塔架動(dòng)力響應(yīng)分析60-65
• 4.2.3 齒輪箱分析65-68
• 4.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)激勵(lì)分析68-69
• 4.3.1 內(nèi)部激勵(lì)68-69
• 4.3.2 外部激勵(lì)69
• 4.4 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈扭振分析69-82
• 4.4.1 傳動(dòng)鏈固有頻率分析70-72
• 4.4.2 共振點(diǎn)甄別72-82
• 4.5 小結(jié)82-84
• 5 塔架法蘭螺栓連接分析84-100
• 5.1 塔架中心載荷-螺栓應(yīng)力曲線84-97
• 5.1.1 預(yù)緊力與工作拉力關(guān)系84-86
• 5.1.2 法蘭-螺栓系統(tǒng)剛度86-87
• 5.1.3 塔架中心載荷-螺栓應(yīng)力關(guān)系87-91
• 5.1.4 有限元法驗(yàn)證91-97
• 5.2 螺栓應(yīng)力-時(shí)間歷程97-99
• 5.3 小結(jié)99-100
• 6 結(jié)論與展望100-102
• 6.1 主要結(jié)論100
• 6.2 展望100-102
• 致謝102-104
• 參考文獻(xiàn)104-108
• 附錄108
• A. 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文108
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄108

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風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距系統(tǒng)研究    鄭波

風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能偏航控制系統(tǒng)研究    張慧寧

兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)    彭鐳

基于分?jǐn)?shù)階微積分風(fēng)力發(fā)電機(jī)變漿距控制方法研究    吳衛(wèi)珍

50W路燈用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)與研究    李文慧

低風(fēng)速小型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及支承的研究與設(shè)計(jì)    錢杰

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)測試系統(tǒng)的研制    趙巧紅