风电换能器叶片的研究

【摘要】： 随着世界各国经济发展,能源匮乏的问题日益突出,风能作为一种清洁无污染的可再生能源,在人类目前所使用的各种能源中所占的比例越来越重。同时由于风能的开发过程不破坏环境,无污染,几乎取之不竭的优点,越来越多的国家和地区投入到风力发电的研究和风电产业建设中来,近几年我国的风能发电业发展到一定的规模,但是我国关于风力发电技术的研究落后于世界各国,尤其是风力发电机的关键技术。 本文从风能利用的角度,阐述了物体移动过程中产生的风阻能开发的有效性。在此基础上提出了采用虚拟样机设计风阻能发电装置,使风阻能得到了利用,为移动的物体开辟了能源利用的新方法。本文采用三维软件Pro/E建立了装置的实体模型,通过MECH/Pro专用接口程序调入了ADAMS动力学分析软件来模拟叶片的工作情况。通过仿真数据研究系统的能效,证明了设计的叶片符合要求,为进一步综合开发利用风阻能装置打下基础,并完成了以下研究工作: 1.介绍了虚拟样机技术的基本特征,指出了虚拟样机研究的主要内容和难点,综述了国内外虚拟样机技术研究现状,论证了在叶片开发中应用虚拟样机技术的必要性和重要意义。 2.依据建模与仿真理论,分析了叶片工作原理的数学模型,为叶片虚拟样机的仿真研究奠定了一定的基础。 3.研究了利用Pro/E建立叶片三维实体模型的方法,总结了三维实体建模与虚拟装配的技巧,构建了叶片三维实体模型,并在Pro/E环境下进行了装配干涉检验。 4.详细分析和阐述了如何使用MECH/Pro对建立的三维模型进行转换的方法和步骤,对以后的设计和学习有一定的指导意义。 5.研究了Pro/E与ADAMS的接口技术,在ADAMS环境下构建了叶片的虚拟样机并进行了仿真研究,得到了叶片部分承载情况下的气动性能曲线。 6.研究了ADAMS仿真曲线和物理样机实验采集的曲线,并获得了风阻能发电的一般规律。 【关键词】：虚拟样机 风阻能发电 Pro/E建模 MECH/Pro ADAMS仿真
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.1.1 课题研究的背景10
• 1.1.2 课题研究的意义10-11
• 1.2 风能资源及利用方式11-12
• 1.2.1 风能资源11
• 1.2.2 风能利用方式11-12
• 1.3 本课题研究的方法12-15
• 1.4 本课题研究的主要任务15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 叶片设计的基本概念及原理16-27
• 2.1 叶片设计的空气动力学机理16-21
• 2.2 有关风力发电机的基本概念及原理21-23
• 2.3 定桨距风力发电机叶片的失速调节原理23-24
• 2.3.1 风轮结构23
• 2.3.2 叶片的失速调节原理23-24
• 2.4 基本参数设计24-26
• 2.5 本章小节26-27
• 3 叶片的三维模型建立与仿真设计27-41
• 3.1 基于PRO/E 与ADAMS 结合的虚拟样机动态仿真27-29
• 3.1.1 软件链接问题探讨27-28
• 3.1.2 接口模块MECHANISM/Pro 优点28
• 3.1.3 MECHANISM/Pro 安装和配置28-29
• 3.2 用PRO/E 建立模型并进行样机装配29-33
• 3.2.1 Pro/E 建立叶片零件的三维模型29-32
• 3.2.2 Pro/E 建立装配模型32-33
• 3.3 利用MECH/PRO 生成刚体并添加简单约束和标记等33-35
• 3.3.1 定义刚体34
• 3.3.2 添加标记和简单约束34-35
• 3.3.3 向ADAMS 转换模型35
• 3.4 ADAMS 进行虚拟样机的仿真35-38
• 3.5 ADAMS 下模拟空气阻力38-40
• 3.5.1 空气阻力系数38
• 3.5.2 模拟空气阻力38-40
• 3.6 本章小节40-41
• 4 ADAMS 仿真与物理样机实验结果分析41-55
• 4.1 多刚体系统动力学的基础理论41-44
• 4.1.1 基本概念41-43
• 4.1.2 多刚体动力学方程43-44
• 4.2 ADAMS 仿真分析44-50
• 4.3 实验分析50-54
• 4.4 本章小节54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-59
• 在学研究成果59-60
• 致谢60

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