风电叶片结构设计软件的开发与研究

【摘要】：为了减少以往风电叶片结构设计中存在的盲目性,缩短设计周期,提高设计质量,本文进行了叶片结构设计软件的开发与研究。分析了叶片结构设计的任务和叶片结构设计软件的数据关系。通过分析风电机组仿真软件和叶片结构设计软件之间的关系,根据对风电机组在各种工况条件下的载荷分析,初步确定了极限载荷工况和变桨轴位置的设计依据。通过分析叶片气动参数、几何参数、风电机组整体设计参数以及运行参数和叶片结构之间的关系,提出了合理可行的叶片截面结构的设计计算方法。以经典层合板理论为基础,分析了叶片强度和刚度的关系,并且在确定了风电机组整体设计的情况下,根据极端工况下各截面载荷,对叶片蒙皮和主梁的铺层方向、铺层厚度等参数通过理论计算进行设计。最终根据叶片截面结构的设计计算方法和叶片结构设计软件的要求,实现了叶片结构设计软件的功能：叶片气动参数、几何参数、风电机组整体设计参数和运行参数的输入；编制载荷计算软件接口程序,实现对载荷计算软件输入参数的修改、程序调用和载荷计算结果的输出；编制叶片主要结构设计参数计算程序；输出设计结果,完成叶片结构的初步设计任务。 【关键词】：复合材料 风电叶片 载荷分析 结构设计 软件设计
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题背景9-11
• 1.1.1 风电产业的发展9-10
• 1.1.2 选题依据与研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 风电机组技术现状11-12
• 1.2.2 风电机组叶片设计现状12-13
• 1.3 课题研究内容13-15
• 第2章 设计任务与软件系统的分析15-22
• 2.1 叶片结构设计软件的总体目标15
• 2.2 叶片结构设计的主要内容与任务分析15-18
• 2.2.1 叶片截面的结构形式15-17
• 2.2.2 需要计算的叶片主要结构设计参数17
• 2.2.3 所开发软件的系统需求参数17-18
• 2.3 软件的数据关系分析18-21
• 2.3.1 设计软件与风电机组仿真软件的关系18-19
• 2.3.2 数据输入19-21
• 2.4 软件系统的总体规划21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 叶片截面结构的设计计算方法22-31
• 3.1 变桨轴位置设计22-23
• 3.2 蒙皮厚度计算23-26
• 3.3 主梁厚度计算26-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 叶片的载荷分析31-40
• 4.1 叶片载荷与结构的关系31
• 4.2 设计工况条件下的叶片载荷分析31-39
• 4.2.1 风电机组设计参数32-34
• 4.2.2 载荷分析输入参数的设置34-36
• 4.2.3 考虑工况条件的叶片载荷36-39
• 4.3 本章小结39-40
• 第5章 软件的开发与功能验证40-47
• 5.1 叶片结构设计软件的开发40-45
• 5.1.1 软件开发工具选用40
• 5.1.2 设计参数输入界面40-41
• 5.1.3 翼型标准外形参数读写程序41
• 5.1.4 FAST接口程序41-43
• 5.1.5 叶片主要结构参数的计算程序43-45
• 5.2 实例分析45
• 5.3 本章小结45-47
• 第6章 结论与展望47-48
• 参考文献48-51
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果51-52
• 致谢52

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