风力发电机复合材料叶片结构特性分析

随着对风力发电机叶片性能要求的提高,新型复合材料在风力发电机叶片制造中的应用得到了广泛的关注与研究。由于新型复合材料及风力发电机叶片结构具有一定的复杂性,因此风力发电机复合材料叶片的结构特性很难计算。文章基于FAST软件,以1.5 MW风力发电机复合材料叶片为例,运用有限元原理将叶片分成若干叶素面,通过描述各个截面的几何形状、内部结构以及材料等来建立叶片模型,对风力发电机复合材料叶片的结构特性进行了分析研究。     

海水中固体颗粒对潮流能水轮机的冲蚀性能影响

潮流能水轮发电机是潮流能电站的核心技术装备之一，海水中固体颗粒的冲蚀损伤对水轮机叶片造成的伤害将直接影响机组的发电效率和运行的稳定性。利用计算机仿真技术，对潮流能水轮机叶片进行数值模拟，分析叶片的冲蚀速率和颗粒相的体积分数，判断叶片受损严重部位，对冲蚀性能进行评价。研究结果表明，该潮流能水轮机叶片的迎流面叶尖外边缘位置受损最严重。随着流速的增大，造成的冲蚀损伤几乎成倍数式增加；颗粒浓度造成的冲蚀损伤大小与速度呈正相关。研究结果对水轮机叶片结构的冲蚀性能评价具有指导意义，也可为结构设计的抗冲蚀性能优化提供参考。     

大型水轮发电机温度场与热应力分析

近年来水轮发电机的单机发电容量愈来愈大,水轮发电机的电磁负荷和热负荷也随之增加,研究大型水轮发电机的电磁分析、温度与热应力尤为重要。以某大型水轮发电机组为例,采用ANSYS-Rmxprt组件建立某大型水轮发电机的等效模型,再通过ANSYS的Maxwell2D仿真模块对水轮发电机电磁有限元模型进行瞬态电磁场分析,分别求解水轮发电机定子系统在空载和额定负载两种工况下产生的铜耗及铁耗。然后建立水轮发电机定子系统三维结构模型并导入电磁损耗密度进行电磁稳态温度场耦合分析,求解水轮发电机定子系统在空载和额定负载工况下的温度分布。最后将温度场分析与结构热力学分析耦合,求解水轮发电机热应力分布,为降低大型水轮发电机工作温升和预防结构热应力变形提供理论依据。     

水平轴潮流能水轮机复合材料叶片自适应性研究

叶片是水轮机中潮流能向机械能转化的核心部件,直接影响水轮机的水动力性能和结构性能。以水平轴潮流能水轮机复合材料叶片为例,基于复合材料弯扭耦合理论,采用双向流固耦合方法研究了叶片的自适应性。结果表明,采用对称铺层方式的复合材料叶片,可提高水轮机的能量利用率,并在较大的速比范围内使水轮机保持较高的效率;降低叶片上的应力集中,可改善结构性能;对称铺层可利用叶片的弯扭耦合特性,使叶片具备自适应性,从而提高水轮机的水动力性能和结构性能。     

大型风力发电机旋转叶片结构动力特性分析

大型风力发电机叶片的结构动力特性是叶片结构设计时考虑的重要方面,其固有自振频率对于整个风力机的安全运行具有重要意义。文章基于现代柔性多体动力学理论和有限元数值分析相结合的方法,对5MW风力发电机叶片的固有振动特性进行分析。结合复合材料叶片结构特性及结构参数,建立了5 MW风机复合材料叶片有限元模型,计算了考虑动力刚化及阻尼效应影响下的固有频率和振型,揭示了动力刚化效应对叶片固有频率的影响规律;并结合坎贝尔图,对叶片进行了共振分析,为叶片的结构设计及优化提供了参考依据。     

一种新型垂直轴潮流能水轮机性能的初步研究

针对普通潮流能垂直轴3叶片水轮机难以自行启动的缺点,文章提出了一种新型6叶片水轮机。通过数值模拟和模型试验两种方法,分别研究了新型6叶片水轮机与普通3叶片水轮机的自启动性能和能量捕获性能,并将两者进行了比较分析。研究结果表明,新型6叶片水轮机的总体性能优于普通3叶片水轮机,是一种很有发展潜力的结构形式。     

5MW风力发电机复合材料叶片结构力学特性分析

大型风力发电机复合材料叶片的强度、刚度和抵抗屈曲等结构力学特性对风机的性能及寿命有重要的影响。文章结合MATLAB和ANSYS有限元建模方法,建立了含有铺层信息的复合材料叶片三维有限元模型,对5MW风力发电机叶片进行了静态结构力学特性分析;定义了两种极端运行工况,分析和计算了极端工况载荷作用下的叶尖位移及力学特性,得到了应力最大的关键区域及屈曲特征。将仿真分析结果与FAST软件计算结果进行对比,验证了该方法的有效性,为进一步地分析和铺层厚度优化提供了可行的方法和参考依据。     

李家峡水电站水轮发电机的进相运行

水轮发电机适时进相运行 ,能改善和抑制电网电压水平。本文对李家峡水电站 1 #水轮发电机的进相运行试验进行分析 ,旨在找出水轮发电机进相运行的限制条件 ,以便提高水轮发电机的进相能力     

三维机织与四轴向复合材料叶片结构性能对比分析

文章应用Pulse16.1结构振动分析系统测试了两种叶片的振型与频率,并与数值模拟结果进行了对比。对比结果说明了叶片有限元模型的准确性及文中的数值计算结果适用于叶片实体。通过CFD仿真和ACP铺层,对相同翼型、相同尺寸且重量相差不超过4%的三维机织与四轴向复合材料叶片在额定工况下的结构特性进行了有限元分析。分别从铺层工艺、应力应变幅值及位移响应等方面对两种叶片进行了对比。结果表明:新型的三维正交机织复合材料叶片铺层工艺简单,树脂更易浸透;应力曲线平滑不会发生应力集中现象,且具有更优越的耐应力性。通过对两种叶片不同方向的位移响应分析,发现三维正交机织复合材料叶片的这种耐应力性源于织物结构中的Z纱捆绑。     

水平轴潮流能发电机扭曲叶片和平直叶片的对比实验研究

通过对比实验研究平直叶片和扭曲叶片的启动能力和效率,实验研究平直叶片安装角和实度与叶片性能的关系。结果表明:2种叶片的启动能力和效率在一定范围内相当,某些特定条件下平直叶片的效率更高,但在其他条件下平直叶片的性能不如扭曲叶片,扭曲叶片能够适应大部分潮流工况。在一定范围内,平直叶片的启动能力和叶片的桨距角正相关。综上2种叶片各有优缺点均适用于水平轴潮流能发电机透平。