大型水平轴风机叶片结构分析

介绍了有限元分析在风机叶片结构分析中的发展,采用ANSYS软件对风机叶片进行分析计算,阐述了ANSYS参数化建模方法和分析方法,并结合实验比较分析结果.     

基于流固耦合的风力机叶片结构稳定性分析

针对叶片在气动载荷下出现局部屈曲现象,建立了大型复合材料风力机叶片有限元壳体模型,主要研究了叶片结构在流场作用下的稳定性。基于流固耦合方法,借助CFD软件计算得到叶片表面的分布压力,将计算结果导入到叶片结构计算的有限元壳体模型,以此为载荷对叶片进行了屈曲分析。以1.5MW复合材料风力机叶片为例的计算结果表明:复合材料抗压性能较抗拉性能弱,叶片背风面受到压缩载荷,局部屈曲主要出现在叶片背风面,叶根向叶中发展的后缘区位于几何突变区,结构设计较为薄弱,需增加该区域铺层材料的厚度。     

基于流固耦合的风力机叶片刚强度分析

基于ANSYS Workbench平台,对某小型风力提水机进行单向流固耦合分析,将流场计算得到的叶片表面的风荷载加载到叶片上,再进行静应力有限元分析。对不同工况下的风轮进行分析对比,得到风轮应力和变形规律。结果表明,在额定风速8 m/s工况下,最大等效应力集中在叶根部位;风机叶片静应力随风速增大而增大,且最大应力小于许用应力,然而长期应力集中的状况容易导致疲劳破坏;风机整体最大变形出现在叶尖处,而轮毂与叶片连接处基本上没有发生变形,呈梯度分布。     

基于流固耦合的垂直轴风机受力分析

为了通过流固耦合分析,探讨风机建筑一体化中垂直轴风力机叶片和主轴的受力情况,结合实际工程,在结构分析软件ANSYS Workbench[l1]中运用单向流固耦合的方法分别对风速是10m/s和50m/s时的风机叶片和主轴的静应力进行了计算分析和比较。结果表明:各种工况下,风力机叶片的最大静应力出现在叶片与主轴连接处,风力发电机叶片和主轴的最大静应力随着风速的增加而变大。静应力最高值远小于材料的屈服极限,所以静应力不会使风机叶片和主轴结构产生破坏。叶片与主轴的连接处都出现了应力集中现象,为了防止疲劳破坏,可以适当地加厚叶片和主轴连接处的厚度。     

某电厂300MW引风机叶片断裂原因分析

通过宏观观察、金相组织分析,分析了某电厂300 MW锅炉引风机叶片断裂的原因。风机叶片存在铸造缺陷,产生应力集中,形成原始裂纹源,造成风了机叶片的断裂。     

双级轴流式一次风机叶片飘移原因分析

分析了轴流式风机在实际生产中发生失速和喘振的原因,论述了600MW机组双级轴流式一次风机运行中叶片飘移的原因,提出了在检修工作中应注意的问题,给出了针对性的解决措施。     

基于ANSYS的风力机风轮叶片动力学特性研究

针对20 kW风力机的风轮叶片,采用ANSYS软件进行有限元分析,得到了风力机风轮叶片上不同阶次的振动频率,为风力机运行参数提供了安全方面的理论基础.     

135MW汽轮机低压末级叶片裂纹原因分析

对不同的裂纹叶片进行宏观、断口和金相检验，结合叶片的受力状况和工作环境等因素进行了综合分析，确认了叶片的断裂模式和主要原因，提出了改进措施和建议。     

高水头混流式水轮机长短叶片转轮裂纹分析

石板水电站装有3台35MW采用长短叶片转轮的高水头混流式水轮机,机1997年投入运行以来,水轮机在空蚀、磨蚀、效率、运行稳定性方面表现出很好的性能,但转轮叶片出现了裂纹。为此,从设计、制造质量和运行方面．分析了引起该水轮机转轮叶片裂纹产生的主要原因,提出了防止裂纹的建议,对水轮机的制造和运行有较好的参考价值。     

水平轴风机叶片截面与二维翼型的数值模拟

基于叶素理论和Wilson设计方法,参考设定的风力机性能参数,来设计水平轴风机叶片。利用CFD计算流体软件Fluent,对风轮流场实施三维数值模拟;同时,取叶片中3个展向截面,对相应的翼型开展二维数值模拟与研究。通过对比叶片截面和对应翼型附近的流场,发现其间的气动性能存在着一些差异。这一结果可以为三维叶片的设计及优化,提供一定的理论判据。      

基于降低风力机叶片损伤的风电场优化调度

叶片是风电机组的核心部件之一,占风机总成本的20%,是影响风电机组运行寿命的重要因素。通过对叶片在几种不同载荷工况下叶根材料破坏时循环次数的计算,再结合线性累积损伤理论,得到了不同工况下的叶片损伤量。在同时考虑了风电机组叶片损伤、启停次数以及功率控制要求的条件下,建立了风电场的多目标调度模型;并采用二进制遗传算法(BGA)对该模型予以优化,获得了风电机组启停组合和目标功率值。在此基础上,再结合实际算例来验证该算法,通过合理的机组调度,实现了在保证输出功率控制要求的同时,来优化风电机组的启停、改善风电机组的运行寿命以及减少风电场电力系统的运行成本。     

140MW冲击式水轮发电机组结构特点

金窝水电站140MW冲击式水轮机是目前国内制造的单机容量最大的冲击式水轮机,也是目前亚洲单机容量最大的冲击式水轮机,主要从水轮机、发电机、进水球阀三方面介绍该机组的主要结构特点。     

流动空气与风力发电叶片作用特性研究

流动空气与风力发电叶片作用特性是风力发电叶片设计的基础,是风力发电领域研究的难题。长期以来以动量-叶素理论为基础,以流过风力发电叶片空气流场为对象,相继建立了叶片优化设计的Schmitz方法、Glauert方法、Wilson方法和CFD方法等。但流经叶片过程中的空气对叶片作用的特性仍有许多问题需要亟待解决和深入研究。为此,论文应用伯努利方程推导了环状流动空气流过风力发电风轮时传递给风轮的能量计算解析式;应用动量矩原理推导了环状流动空气流过风力发电风轮时作用在风轮上的力矩解析式;提出了流过风轮的环状空气向风轮释放功率的解析式,从而发现风轮正常工作时,流过风轮的环状空气向风轮释放的功率等于环状空气流量、空气密度、环缘处风轮的牵连运动速度及环缘处流出空气的绝对运动速度在此点牵连运动速度方向上投影的连乘积。为叶片截面轮廓曲线后边缘特征参数设置提供了参考。     

近海风力发电机桩基础的动力学分析

针对近海风电桩基础的动力学问题,结合实际工程,采用数值软件对独桩基础、导管架基础和高桩墩台基础进行模态和时程分析,得到3种基础的振型图、固有频率、周期及其位移响应曲线.通过分析可知,经过1个周期后3种基础进入稳态振动;同时发现高桩墩台基础的动力放大系数高于独桩基础和导管架基础,但是放大后的位移仍小于后两者,约为它们的一半,因此从风电基础对变形要求的角度考虑,高桩墩台是最理想的近海风电基础.     

风电场建设中的风力发电机组选型

风力发电机组的选型不仅关乎到风电场建设造价,还影响投产后的发电量和运营成本,以及最终的上网电价,因此在风力发电场设计和建设中,风力发电机组的选型就显得很重要.文中结合慈溪风力发电场风力资源、地质情况和当地电网情况,依据风力发电机组等级等基本参数,综合经济性和LEC安全性评价指标,对风电场的风电机组进行选型分析,风电场最终机组选为Ⅱ类风机.     

风力发电机无张力灌注桩基础数值分析

无张力灌注桩基础是一种新型的风机基础型式,特别适用于湿陷性黄土的地质条件,相对于传统基础,优化了结构型式、降低了造价。结合红寺堡风电场风机基础设计,通过有限元分析的方法,建立无张力灌注桩风机基础的有限元分析模型,对极端工况下基础的应力、位移、地基应力与沉降等进行了计算分析,为完善风机基础结构设计提供了依据,可供同类地质条件下风机基础结构的优化设计参考借鉴。     

风电机组风轮表面气流摩擦阻力特性研究

风轮在旋转的过程中,风轮获取的风能中需要消耗一部分来克服空气阻力,因此,叶片的设计中应充分考虑空气摩擦对设计的影响。结合1.2 MW风电机组叶片设计参数,应用黏性流体边界层理论,分析空气与风电叶片之间的相互作用及叶片受到的摩擦阻力,建立了叶片表面摩擦阻力计算模型,得到在摩擦力作用下,输出同样功率需要用弦长来补偿的结论,进一步修正了叶片弦长设计理论~([1])。最后通过Fluent仿真,分析气流摩擦阻力对叶片出力的影响,并与Glauert设计方法和Wilson设计方法进行对比,结果表明:在考虑摩擦力后弦长增加,且在不高于9 m/s的风速下原弦长和桨距角设计理论比Glauert理论和Wilson理论具有更高的功率和风能利用率。     

手动调桨式水轮机的设计与开发

结合手动调桨式水轮机的原理及特点,详细介绍了3种不同类型的手动调桨式水轮机的设计过程,并结合实例说明了手动调桨式水轮机的优点。图3幅,表1个。