5mw风力发电机叶片的气动分析及动态特性研究

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：5MW风力发电机叶片的气动分析及动态特性研究论文题目(外文)：TheAerodynamicandDynamicCharacteristicAnalysisof5MWWindTurbineBlades研究生姓名：周丹学科、专业：机械工程研究方向：机械制造及其自动化导师姓名职称：孙文磊教授论文答辩日期2015年5月29日学位授予日期年月日新疆大学硕士研究生学位论文摘要风机所有部件中，叶片的成本是最高的，因此叶片设计的综合性能直接关系到风力发电机气动性能和综合相关性能。本文主要研究内容为风力发电机叶片的气动特性以及动态特性。具体内容如下

2、：首先，介绍了风机叶片气动外形理论基础，建立气动模型和动态失速模型，利用Profili软件确立翼型，结合确定的翼型参数，将翼型导入UG三维软件，建立叶片气动三维模型。其次，考虑叶片的材料及铺层，分析叶片的复合材料的力学性能，在ANSYS有限元软件里建立叶片的参数化模型，对叶片和全系统进行模态分析。然后，模拟风力发电机在三维旋转状态下的气动特性，得出随着速度变化，压力分布和速度分布的变化规律，得到了叶片三维旋转效应对叶片非定常气动特性影响。最后，建立湍流风模型和气动载荷计算模型，得到正常发电下工况、正常发电并伴有极限风剪切和风向改变工况、正常发电并带有发电故障工况以及极限暴风

3、，处于停机状态工况下的风速变化和叶片根部载荷变化。关键词：气动模型；动态特性；动态失速；三维旋转效应；极限载荷II新疆大学硕士研究生学位论文AbstractThecostofthebladeisthehighestinthewindturbine.Sothecomprehensiveperformanceofthebladesdesignisdirectlyrelatedtothewindturbine'saerodynamicperformanceandcomprehensiveperformance.Thisarticlemainresearchcontentforth

4、edynamiccharacteristicsofwindturbineblades.Detailsareasfollows:Firstly，thetheoreticalbasisofthefanbladesaerodynamicshapeisdescribed,thepneumaticmodelanddynamicstallmodelisbuilt.theairfoilisestablishedbyusingsoftwarePROFILI,determinedairfoilparametersarecombinedwith,theairfoilisimported3Dso

5、ftwareUG.Aerodynamicbladethree-dimensionalmodelsarebuilt.Secondly,thematerialsandlayerofbladeisconsidered,themechanicalpropertiesofcompositematerialsofthebladeisanalyzed,inthefiniteelementsoftwareANSYS,parameterizedmodelofbladeisestablished,themodalanalysiswascarriedoutonthebladeandthewhol

6、esystem.Thirdly,thecomputationalfluiddynamicssoftwareFLUENTisusedtoathree-dimensionalsimulationofwindturbinesintherotationalstateoftheaerodynamiccharacteristics,speedchanges,changesofpressuredistributionandvelocitydistributionarereceived,a3Drotationeffectonleafbladeunsteadyaerodynamicchara

7、cteristicsisget.Finally,turbulentwindmodelandaerodynamicloadscalculationmodelisestablished,wegetthenormalpowerconditions,thenormalpowergenerationandassociatedextremewindshearandwindconditionschange,thenormalpowergenerationandfaultconditionswithpowerandultimate