水平軸風(fēng)力機(jī)葉片力學(xué)性能數(shù)值模擬畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告題 目 學(xué) 院 學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級(jí) 級(jí) 指導(dǎo)教師 畢業(yè)教務(wù)處制表畢業(yè)學(xué)生姓名： xx填寫 學(xué)號(hào)： xx填寫 專業(yè)： xx填寫 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：（請(qǐng)對(duì)論文的學(xué)術(shù)水平做出簡(jiǎn)要評(píng)述。包括選題意義；文獻(xiàn)資料的掌握；所用資料、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻(xiàn)引用的規(guī)范性等。還須明確指出論文中存在的問(wèn)題和不足之處。） 指導(dǎo)教師結(jié)論： （合格、不合格）指導(dǎo)教師姓名所在單位指導(dǎo)時(shí)間畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)閱意見(jiàn)表 學(xué)生姓名： xx填寫 學(xué)號(hào)： xx填寫 專業(yè)： xx填寫 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 農(nóng)村宅基地測(cè)量技術(shù)研究 評(píng)閱意見(jiàn)：

2、（請(qǐng)對(duì)論文的學(xué)術(shù)水平做出簡(jiǎn)要評(píng)述。包括選題意義；文獻(xiàn)資料的掌握；所用資料、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻(xiàn)引用的規(guī)范性等。還須明確指出論文中存在的問(wèn)題和不足之處。）修改意見(jiàn)：（針對(duì)上面提出的問(wèn)題和不足之處提出具體修改意見(jiàn)。評(píng)閱成績(jī)合格，并可不用修改直接參加答辯的不必填此意見(jiàn)。）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱成績(jī) （百分制）： 評(píng)閱結(jié)論： （同意答辯、不同意答辯、修改后答辯）評(píng)閱人姓名所在單位評(píng)閱時(shí)間論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的本科畢業(yè)論文農(nóng)村宅基地測(cè)量技術(shù)研究，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。論文中引用他人的文獻(xiàn)、資料均已明確注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人

3、獨(dú)立完成，不包含他人成果及使用過(guò)的材料。對(duì)論文的完成提供過(guò)幫助的有關(guān)人員已在文中說(shuō)明并致以謝意。本人所呈交的本科畢業(yè)論文沒(méi)有違反學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范，沒(méi)有侵權(quán)行為，并愿意承擔(dān)由此而產(chǎn)生的法律責(zé)任和法律后果。 論文作者（簽字）： xx填寫日期：xx填寫年月日題目：水平軸風(fēng)力機(jī)葉片力學(xué)性能數(shù)值模擬黃忠文 黃昭 唐明哲摘要：本文選取2KW小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對(duì)象，首先根據(jù)其實(shí)際運(yùn)行工況確定風(fēng)機(jī)葉片的各項(xiàng)參數(shù)，通過(guò)三維建模軟件建立風(fēng)力機(jī)葉片的實(shí)體模型，然后使用CAE軟件對(duì)葉片進(jìn)行額定工況下的力學(xué)仿真分析。研究其在額定風(fēng)速下葉片表面的應(yīng)力分布和位移情況，并校核葉片強(qiáng)度，結(jié)果表明葉片符合安全使用要求。

4、關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片;三維實(shí)體建模;力學(xué)仿真分析0 引言水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備，其主要包括風(fēng)輪、機(jī)艙和塔架三大部分。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的關(guān)鍵部件，葉片具有空氣動(dòng)力學(xué)外形，葉片的氣動(dòng)特性決定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用效率，影響著風(fēng)力機(jī)的發(fā)電效率1。風(fēng)力機(jī)葉片表面形狀比較復(fù)雜，葉片參數(shù)（弦長(zhǎng)、扭角、翼型、直徑）對(duì)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能有著決定性作用，因此計(jì)算各截面的弦長(zhǎng)和扭角是葉片設(shè)計(jì)和建模中的關(guān)鍵2。由于葉片葉根處對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率貢獻(xiàn)較少，因此本文主要研究葉片0.3R至R處的截面參數(shù)，將葉片沿展向劃分8個(gè)截面，利用Wilson設(shè)計(jì)理論計(jì)算各截面弦長(zhǎng)、扭角數(shù)據(jù)，然后對(duì)設(shè)計(jì)

5、葉片進(jìn)行三維建模與力學(xué)仿真分析，求解其應(yīng)力以及位移，最后驗(yàn)證葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。1 葉片數(shù)值模型的建立1.1 葉片幾何參數(shù)本文以某2KW小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對(duì)象，風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)參數(shù)如下：葉片數(shù)、葉片翼型、尖速比、葉素截面弦長(zhǎng)、葉素扭角、最佳攻角。本文設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪直徑為4，葉片數(shù)為3葉片，尖速比為7，額定風(fēng)速為10，葉片翼型選擇NACA4412，實(shí)際此翼型在水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)中應(yīng)用較廣泛，其氣動(dòng)性能良好。利用基于動(dòng)量葉素理論的Wilson設(shè)計(jì)方法3計(jì)算8個(gè)葉素截面的弦長(zhǎng)和扭角。1.2 葉片實(shí)體建模采用翼型設(shè)計(jì)軟件Profili將各截面的葉素曲線直接導(dǎo)出，并且使用三維建模軟件Solidwork

6、s中的“邊界”命令進(jìn)行建模，在Solidworks軟件中將實(shí)體模型保存為“IGS”格式，以便導(dǎo)入CAE軟件進(jìn)行分析。2 葉片的力學(xué)仿真分析2.1 葉片的材料參數(shù)本文葉片采用目前應(yīng)用范圍較廣的玻璃鋼材料，相比于其他材料，其具有抗疲勞性好、減震性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。本文選取的材料參數(shù)4如下表1所示。2.2 網(wǎng)格劃分及載荷施加葉片網(wǎng)格劃分方式采用默認(rèn)的自動(dòng)劃分方式。葉片在實(shí)際運(yùn)行中受到離心力、重力、風(fēng)壓等載荷作用，其中葉片重力較小，所以在軟件分析過(guò)程中不予考慮。本文主要施加離心力和風(fēng)壓載荷。離心力載荷主要通過(guò)額定轉(zhuǎn)速來(lái)施加，風(fēng)壓載荷計(jì)算式5為：式中為空氣密度，取1.225，為風(fēng)速，取10。2.3 計(jì)算

7、結(jié)果CAE軟件計(jì)算得到的等效應(yīng)力圖如圖1所示。從圖中看出，葉片根部和中部的應(yīng)力較大，葉片最大應(yīng)力在葉片中部位置，其值為8.16，因此最大應(yīng)力小于所選用材料的許用應(yīng)力，符合強(qiáng)度要求。通過(guò)計(jì)算得到位移圖，如圖2所示。由圖可知，葉片葉尖部分位移變化量最大，其值為35.02，符合葉片位移的安全范圍。3 結(jié)論（1）通過(guò)CAE軟件計(jì)算，葉片根部和中部應(yīng)力值較大，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)著重考慮這兩部分。最大應(yīng)力位于葉片中部，并且最大應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力，符合使用要求。（2）葉片位移變化的最大值位于葉尖部分，同樣也在允許的安全范圍之內(nèi)。參考文獻(xiàn)1楊賀.水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)性能研究D.呼和浩特：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，2014.2辛東旺.風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片三維建模及分析D.西安：西安理工大學(xué)，2018.3李國(guó)寧，楊福增，杜白石，等.基于MATLAB與Pro/E的風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪設(shè)計(jì)及造型J.機(jī)械設(shè)計(jì)，2009，26（6）：3-7.4張建平，張智偉，紀(jì)海鵬，等.碳纖維與玻璃鋼風(fēng)力機(jī)葉片動(dòng)力特性的對(duì)比分析J.上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，35（6）：531-534+538.5王昊，范海