海上浮式风机叶片气动载荷计算及有限元分析-机械工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 海上浮式风机叶片气动载荷计算及有限元分析 学 位 类 型 ： 专业型学位 学科（专业学位类别） ： 机械工程 作 者 姓 名 ： 唐 世 浩 作 者 学 号 ： 导 师 姓 名 及 职 称 ： 韩清凯 教授 朱广辉 高级工程师 学 院 名 称 ： 机电工程学院 论 文 提 交 日 期 ： 2015 年 6 月 5 日 学 位 授 予 单 位 ： 湖 南 科 技 大 学 万方数据 万方数据 The calculation of aerodynamic load and finite element analysis to blade of floating offshore wind turbine Type of Degree Professional Degree Discipline (Type of Professional Degree) Mechanical Engineering Candidate Tang Shihao Student Number Supervisor and Professional Title Prof. Han Qingkai Senior engineer Zhu Guanghui School College of Electromechanical Engineering Date June 5th，2015 University Hunan University of Science and Technology 万方数据 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 海上 浮 式 风 机 (FOWT)是 近 期 内 最 具 开 发 潜 力 的 新 型 风 电 技 术 。 从 发 电 量 和 成 本 角 度 考 虑 ，FOWT 通 常 设 计 为 5MW-20MW 的 大 型 风 力 机 ，这 意 味 着 更长的 叶 片 和 更 大 的 运 行 风 载 。海 上 环 境 载 荷 相 比 于 陆 上 更 为 复 杂 ，FOWT 通常 存 在 大 幅 度 的 漂 浮 运 动 ，其 运 动 与 流 场 间 相 互 耦合 将会对 其 气 动 载 荷 产 生 不 可 忽 略 的 影 响 。 本文 以 NREL 5MW 风 力 机 叶 片 模 型 为 研 究 对 象 ， 针 对 叶片 气 动 载 荷 的 计 算 及 其 相 应 的 变 形 情 况 进 行 了 以 下 方 面 的 研 究 ： (1) 基 于 叶 素 -动 量 理 论 和 三维 旋转 效应 、 普 朗 特 以 及 葛 劳 渥 特 三 种 修 正 方 法 ，建 立 了 风 力 机 叶片 的 气动 载荷 计 算 模 型 ，通 过 编 程 计 算 获 得 了 叶 轮 推 力 、转 矩 和 风 力 机 功 率 。实际 运行 中 浮 式 平 台 存 在 较 大 的 六自由度 运动 ，叶 片 不 同 径 向 位 置 处 的 相 对 入 流 风 速 将 发 生 改 变 ， 将 浮 式 平 台 运 动 计 入 叶片 气 动 载 荷 计 算 模 型 ，研 究 了 不 同 运 动 形 式 下 风 力 机 气 动 性 能 的 变 化 规 律 ，结 果 表 明 纵 摇 运 动 对 其 气 动 性 能 影 响 最 大 ， 并 为 叶 片 结 构 有 限 元 分 析 提 供 了 气 动 载 荷 。 (2) NREL 5MW 风 机 叶 片 分 段 采 用 不 同 系 列 翼 型 以 使 叶 片 具 有 良 好 气 动 性 能 ，采 用 参 数 化 建 模 的 方 法 建 立 了 叶 片 的 三 维 实 体 模 型 ，基 于 ANSYS 软 件 采