风力机气动与结构CAD软件.pdf

文章编号 4 7 5 年 月的统计 截至 年 月 全世界风力发电装机容量已达 到 A A B 万C 6 中国已达D E B 万C 6 中国是风 能资源丰富的国家之一 全国可开发利用的风能资 源为D B 系列翼型和 5 5 5 在 5 9 功率系数 尖速比比较曲线 0 1 2 3 8 2 A A B 风力机功率 功率系数的实际曲线与理 论计算曲线的比较图 计算的最大误差为C D 在额 定风速 2 6 9 标度参数 I F 图 显示了南澳风电场的风速分布曲线 从 图中可以看出风速主要分布在 4 7 1 4 2 0 8 0 图 截面扭角分布对比图 图 图 显示了设计风力机与6 A 风 力机的性能对比曲线 从图中可以看出 设计风力 机与商业产品的性能吻合较好 因为设计针对南澳 风电场风速分布曲线 风速B 到 B 之间的 部分区域设计风力机的功率超过了6 A 的 功率 说明设计模型的正确性和设计结果的可行性 在高尖速比区即低风速区 设计风力机的功率系数 低于6 A 风力机 说明6 A 风力机的 低速性能优于设计风力机 这是因为本文设计的风 力机是针对年均风速为 C B D 的南澳风电场的 风能丰富区 若考虑本机在平均风速低的风电场使 用 为获得更好的低速性能 可以对设计结果作细微 调整 图 功率对比图 4 7 1 4 2 0 8 4 8 1 3 1 E 图 功率系数对比图 4 7 1 4 2 0 8 4 8 1 4 5 5 7 H 5 4 1 4 8 具有以下功能 翼型数据的管理 该数据库及其接口解决了 气动计算和结构设计中翼型数据难于维护的问题 并且实现了非标准翼型的插值计算 充分扩展了在 DJJ期 刘雄等 风力机气动与结构F G H软件 设计及计算中翼型选择的灵活性 节约了大量以往 用于准备翼型数据的时间 气动性能计算 所采用的计算模型由于充分 考虑了风力机实际运转中的各种干扰因素 并对它 们建立了较好的数学模型 所以在预估风力机气动 性能时显示出较高的准确性 该模型可以用来估算 桨叶的各种空气动力学性能 并且可以为风力机的 校核以及风力机的总体优化设计提供数据基础 桨叶总体优化设计 所发展的风力机桨叶总 体优化设计方法根据风力机性能要求 和风场的风 速分布函数 以年能量输出最大为目标 自动搜索得 到符合性能要求的桨叶结构 设计的桨叶结构合理 便于加工 较少人为修正 经过实际计算和设计的对比验证 该软件具有 较高的商业实用性 参考文献 F 5 H 1 2 4 7 5 3 H 1 2 D F 5 6 H 2 QU 太阳能学报 卷 风力机气动与结构CAD软件风力机气动与结构CAD软件 作者 刘雄 陈严 马昊 叶枝全 作者单位 汕头大学能源科学研究所 汕头 515063 刊名 太阳能学报 英文刊名 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA 年 卷 期 2001 22 3 被引用次数 11次 参考文献 4条 参考文献 4条 1 Spera D A Wind Turbine Technology 1994 2 Morgan C A Garrad A D The Design of Optimum Rotors for H o rizontal Axis Wind Turbines 1998 3 孙如林 水平轴风轮气动载荷分析 1992 4 孙靖民 机械优化设计 1990 相似文献 10条 相似文献 10条 1 学位论文 杨壮凌 风力机典型受控过程的动态仿真模拟研究及其CAD软件开发 2005 本文针对国家 863 计划课题 风力机全系统载荷分析及优化设计软件 建立了风力发电机组中发电机 传动系统及控制系统主要部件的数学模型 以及风力机典型受控过程的动态仿真模型 在此基础上 运用VisualC 开发工具 编制了基于WIN32平台的水平轴风力发电机控制系统动态仿真模块 并同 已有的水平轴风力机气动与结构CAD软件BladeDesignforWindows实现了无缝集成 把该软件的分析和计算功能扩展到风力机整机系统 同时 在参加了大量 的风力机设计工作的基础上 本文对风力发电机组整机系统的设计技术进行了系统的总结和研究 论文内容包括三个方面 风力机设计技术研究 风力机典 型受控过程的动态仿真及软件开发工作 总结了风力发电机设计中 设计指标 设计方法 风轮的性能分析的有关技术要点 提出了传动系统及控制系统的 设计要点 使风力机整机设计理论更趋系统化 对轮毂尺寸 安装角 风轮转速的调整对气动性能的影响进行了系统地总结和研究 2 学位论文 王楠 水平轴风力机CAD软件中风场模型及极限载荷预测方法研究 2005 紊流风场的模拟是现代风力机载荷分析设计技术的研究热点 也是国家 863计划 课题 风力机全系统载荷分析及优化设计软件 要解决的核心技术 问题之一 本论文建立了针对水平轴风力机的风场模型 为实现水平轴风力机动态气动性能计算提供了必要条件 在此基础之上 采用VisualC 开发工具 编写了风场模块并将其集成到水平轴风力机气动与结构CAD软件 BladeDesignforWindows 中 论文包括四部分 紊流风场模型 阵风模型 极限载荷预 测模型 风场模块的软件开发 紊流风场模型部分讨论了随机理论中离散随机序列与其功率谱 傅立叶谱的关系 介绍了紊流风场模型中常用的几种典型的 速度功率谱密度模型如Harris速度谱 Kaimal速度谱 vonKarman速度谱等模型 根据随机理论 确定利用速度功率谱求风场风速的紊流部分的算法 并用 MATLAB编程实现该算法 进行紊流风场的数值模拟 另外 还简要介绍了影响风场风速中稳态风速的三种因素 即风剪 塔影 上游风力机尾流的影响 以便 对风场模型加以修正 3 会议论文 费金凡 张小玉 李卓球 刘冬 风力机叶片CAD与CAE结合建模计算 2008 大型风力机叶片外形复杂多变 用有限元计算之前建立一个准确的三维实体模型是关键 而CAE的建模功能却是分析的瓶颈 就需要在建模功能更为强大 和方便的CAD环境中进行建模工作 本文以25m风力机叶片为例 先在CAD中建立精确的叶片实体模型 再将模型导入CAE中进行分析 这样能大大简化工作量 为后续计算提供基础 4 期刊论文 陈严 王楠 CHEN Yan WANG Nan 水平轴风力机极限载荷预测方法的研究 汕头大学学报 自然科学版 2005 20 1 介绍三种目前用于水平轴风力机极限载荷预测的模型 比较这三种方法的优缺点并选择统计模型用于运行中水平轴风力机极限载荷的预测 在水平轴风 力机CAD软件Blade Design中用这种模型实现了运行中风力机极限载荷预测 5 学位论文 胡士山 水平轴风力机叶片气动优化CAD及性能分析 1997 该文针对水平轴风力机气动优化设计 发展了比较精确的气动外形设计和性能计算模型 并运用计算机为辅助设计工具 该文编制了在Windows 95环境下 的基于VB的一套比较完整的设计软件 该软件可以进行叶片气动外形设计 气动性能计算 同时能显示叶片外形并进行优化方向分析等研究工作 6 期刊论文 南时雨 刘旺玉 NAN Shi yu LIU Wang yu 基于APDL的风力机叶片CAD CAE一体化建模技术 机电工程技 术2007 36 4 风力机叶片是由较为复杂的三维曲面组成 目前 叶片的三维CAD建模普遍采用专用CAD工具 通过模型数据格式转换后再导入CAE模块进行结构分析 使得 叶片的几何建模与结构分析过程难以一次完成 不仅影响了建模效率 而且也会因数据转换造成分析模型的精度降低 本文结合当前应用最为广泛的数值分析 软件ANSYS的二次开发工具APDL 对风力机叶片的三维几何建模技术进行了定制 实现了叶片CAD CAE的无缝集成 提高了分析效率 7 学位论文 马昊旻 水平轴风力机桨叶结构动力学特性研究 2001 本文用模态分析的方法研究了水平轴风力机桨叶的结构动力学特性 模态分析是近年来应用于运动系统结构动力学研究的主要方法 对于风力机叶片 这样的多自由度不规则形状结构 应用模态分析的方法更具有实际意义 模态分析主要可分为实验模态分析和计算模态分析两种方法 本文首先从实验模 态分析和基于有限元算法的计算模态分析两个方面入手 对自行开发的300W风力机桨叶建立模型并分析其模态特性 得出了合理的叶片有限元计算分析模 型 在此基础上 应用该计算模型研究了自行开发设计的600kW大型风力机桨叶的结构动力学特性 对小型300W桨叶的实验模态分析通过对输入和响应信号 的测量 经过分析系统 DAS 进行参数辨识 获得桨叶的模态特性参数 固有频率和振型 计算模态分析采用了有限元的方法 在自行开发的风力机气 动与结构CAD软件中进行建模和前处理网格划分 然后用Algor FEA有限元分析软件计算该300W叶片的模态参数 通过两种分析方法的分析结果得出了该风 力机桨叶的结构动力学特性 8 学位论文 杜明慧 变转速风力机整机性能研究及软件开发 2005 本论文在水平轴风力机气动计算和传动系统动态分析理论基础上 对变转速风力发电机进行整机建模 并针对的各种运行控制方案 分析了变转速风力机 的稳态和动态运行过程 建立了较精确的整机稳态和动态计算模型 本论文是国家 863计划 课题 风力机全系统载荷分析及优化设计软件 要解决的核 心技术问题之一 在此基础之上 采用VisualC 开发工具 将动态性能计算程序封装成组件并将其集成到水平轴风力机气动与结构CAD软件 BladeDesignforWindows 中 论文包括三部分 变速风力机的全系统模型 变速风力发电机组的基本控制策略 系统软件开发 全系统模型首先解决风 力机风轮在叶片桨距角和风轮转速变化过程中的动态空气动力学问题 气动计算模块建立了塔架坐标到桨叶坐标的变换关系 并进一步修正了风轮运行时的 各种误差影响 使气动分析更完善更可靠 在风轮气动性能分析的基础上加入传动模块和电机模块 用于对由风轮 塔架 低速轴 增速齿轮箱 高速轴 发电机 控制系统组成的闭环系统进行建模仿真 传动系统中柔性轴模型考虑了传动轴的刚度和阻尼 便于对转动系统进行疲劳强度分析和稳定性分析 9 期刊论文 黎艳 接近风电装备制造业 2009 SIMPACK风力机研计会纪实 CAD CAM与制造业信息化2009 11 2009年10月13日 GET集团北京奥斯普科技有限公司邀请了德国著名风力发电机动力学专家Lutz博士和风力机业务经理Steven博士来中国就SIMPACK在风 力机设计中的应用进行交流 与工业零部件相比 风力发电机零部件同宇航设备的零部件更为相似 其重要零部件需要在压力之下尽可能地轻 同时要比许多 普通工业部件的尺寸更精确 10 学位论文 伍海滨 水平轴风力机动态气动问题研究及软件开发 2004 风力机动态气动问题是现代风力机分析设计技术的研究热点 也是国家 863计划 课题 风力机全系统载荷分析及优化设计软件 要解决的核心技术 问题之一 本论文建立了较精确的风力机动态气动分析与计算模型 实现了水平轴风力机动态气动性能计算方法 在此基础之上 采用VisualC 开发工具 运用组件软件开发方法 将动态性能计算程序封装成组件并将其集成到水平轴风力机气动与结构CAD软件 BladeDesignforWindows 中 论文包括四部 分 气动分析与计算理论 紊流风场模型 动态失速模型 组件软件开发 气动分析与计算理论部分讨论传统的气动分析与计算方法 在此基础上发展了 适用于风速动态变化的动态气动分析与计算模型 动态计算模型通过采用紊流风场模型和动态失速模型计算出随时间变化风场中的风速和叶片的动态性能 参数 获得风力机的动态气动载荷和性能 突破了传统的气动分析模型只支持稳态计算的局限 引证文献 11条 引证文献 11条 1 陈严 蔡安民 叶枝全 刘雄 近海风力机在极限波浪作用下的初步计算分析 期刊论文 太阳能学报 2008 2 2 陈严 蔡安民 叶枝全 刘雄 近海风力机在极限波浪作用下的初步计算分析 期刊论文 太阳能学报 2008 2 3 刘雄 陈严 叶枝全 增加风力机叶片翼型后缘厚度对气动性能的影响 期刊论文 太阳能学报 2006 5 4 刘雄 陈严 叶枝全 增加风力机叶片翼型后缘厚度对气动性能的影响 期刊论文 太阳能学报 2006 5 5 刘雄 陈严 叶枝全 遗传算法在风力机风轮叶片优化设计中的应用 期刊论文 太阳能学报 2006 2 6 刘雄 陈严 叶枝全 遗传算法在风力机风轮叶片优化设计中的应用 期刊论文 太阳能学报 2006 2 7 刘雄 陈严 叶枝全 水平轴风力机风