基于流固耦合的H型垂直轴风力机叶片结构优化设计研究

目录

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究意义

1.3国内外研究现状

1.3.1翼型的弯度效应及尾缘厚度研究现状

1.3.2风力机复合材料叶片结构优化研究现状

1.3.3流固耦合工况下叶片的结构优化研究现状

1.4课题主要研究内容

第二章 计及弯度效应的H型垂直轴风力机叶片尾缘改型气动性能研究

2.1 H型垂直轴风力机风轮几何尺寸设计

2.2二维数值模拟方法

2.2.1计算模型

2.2.2计算方法

2.2.3适应性验证

2.3叶片翼型尾缘厚度对风能利用率的影响

2.3.1翼型钝尾缘优化前后风轮风能利用率分析

2.3.2尖尾缘改型前后风轮风能利用率分析

2.4考虑弯度效应的风轮气动性能分析

2.4.1弯度效应对风轮压力分布的影响

2.4.2弯度效应对风轮涡量分布的影响

2.4.3弯度效应对风轮扭矩和风能利用率的影响

2.5本章小结

第三章 多种载荷作用下H型垂直轴风力机叶片结构优化设计

3.1弯曲构件结构性能的理论与有限元分析

3.1.1应力分量和强度比公式推导

3.1.2梁弯曲变形的理论与有限元分析

3.2 FSI映射气动载荷计算

3.2.1研究对象

3.2.2数值方法

3.2.3网格独立性分析和适应性验证

3.2.4 FSI映射加载气动力

3.3叶片有限元建模

3.4优化模型建立

3.4.1目标函数

3.4.2优化变量

3.4.3约束条件

3.4.4改进粒子群算法

3.5优化算例与结果分析

3.5.1单叶片结果分析

3.5.2风轮优化结果分析

3.6本章小结

第四章 流固耦合工况下H型垂直轴风力机叶片结构优化设计

4.1双向流固耦合分析方法及验证

4.1.1流固耦合分析方法

4.1.2流固耦合方法验证

4.2流固耦合工况下叶片结构的优化模型及算例

4.2.1优化模型

4.2.2优化算例

4.3叶片结构优化对模态和瞬态特性的影响

4.3.1模态分析

4.3.2瞬态分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢