2MW离岸风机在变风速、阵风条件下的疲劳寿命分析

摘要

化石燃料的日益枯竭,开发新能源刻不容缓。风能作为一种开发较早，技术比较成熟的清洁能源，得到了较好的发展，其中离岸风力发电作为目前比较热门的风力发电技术得到了较多的关注，通过对离岸型风力发电机的疲劳寿命进行深入研究，对于提高我国自主离岸风电技术，降低对国外企业技术的依赖，打破西方垄断起到重要意义。
　　本研究对一种常用型号的离岸风力发电机(WT_86)，通过综合应用3D CAD/CAE软件对风机进行了其在正常工作以及异常风况条件下的的结构疲劳寿命分析，对其在不同工作状态下的寿命进行了分析和预测，为此型风机的改进提供的重要依据。
　　WT_86型2MW风力发电机是目前比较常用的一种离岸风机型号。本文通过SolidWorks软件对风机的轮毂、机舱、塔柱进行了模型的建立，通过 ANSYS ACP/APDL对风机叶片进行了精细的复合材料建模，之后再选用 Fluent软件，选用标准 K-epsilon湍流模型，对风机进行了流体分析，之后通过 Static Structural对风机进行了静态分析，验证了其结构安全，之后通过汇入Fluent得到的分析数据进入Static Structural进行了流固耦合分析以及通过Fatigue Tools进行了疲劳寿命分析，验证了其疲劳寿命达到了预计的设计寿命。

目录

声明

1 绪论

1.1 背景意义

1.2 文献回顾

1.3 本文主要内容

2 目标风机模型的建立

2.1 目标风机介绍

2.2 建立风机模型支撑模型

2.3 ANSYS APDL介绍以及叶片的建立

2.4 流体力学和ANSYS Workbench介绍

2.5 本章小结

3 2MW离岸风机的分析方法解析

3.1 风机的运转条件和流场设置

3.2 数值方法

3.3 数值离散方法与求解流程

3.4 本章小结

4 风机的有限元分析

4.1 风况简介

4.2 计算空间

4.3 入流边界条件

4.4 出口边界条件

4.5 网格划分

4.6 前处理

4.7 计算结果

4.8 流固耦合分析

4.9 疲劳分析

4.10 风机轮毂、机舱的应力与应变分布

4.11 本章小结

5 总结

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

附录一

致谢