风力发电机叶片三维建模与有限元动力学分析

"风力发电机叶片三维建模及有限元动力学分析" 这篇硕士论文主要探讨了风力发电机叶片的设计与分析，重点在于三维建模和有限元动力学研究。作者陈园在西安理工大学攻读机械设计及理论硕士学位，导师为郗向儒教授。随着环保意识的增强和能源需求的增加，风能作为一种可再生能源受到了广泛的关注。论文深入讨论了风力发电的优势以及中国风力发电产业的发展情况。 论文首先介绍了风力发电机的工作原理和叶片的基本构造，包括关键的结构尺寸参数。通过气动相关理论，对叶素的空气动力学特性进行了分析，给出了计算叶片气动力的公式，并探讨了影响气动性能的外部因素。这一步骤对于理解叶片在风力驱动下的性能至关重要。 接着，论文探讨了几种风机叶片设计模型，并选择了NACA4412翼型作为研究对象。利用Matlab软件进行叶展形状设计，对设计参数进行曲线拟合，得到叶展参数的数学模型，从而简化设计流程，提升设计效率。通过比较不同模型，论文给出了适用于广泛条件的弦长和扭角计算公式。 随后，论文利用叶片翼型的计算数据，进行了叶片截面的离散点坐标变换，并采用三维造型软件SolidWorks进行三维建模。这一部分为后续的动力学分析提供了准确的几何模型。 在动态分析阶段，论文运用Profili软件研究了NACA4412翼型的边界层分离流动特性和绕流特性，揭示了翼型的升阻特性，并分析了厚度、弯度等参数对其性能的影响。随后，通过ANSYS有限元软件对750kW风机叶片模型进行了振动模态和静应力分析，计算了叶片的固有频率、振型图和应力应变分布，为防止共振和延长叶片寿命提供了重要的分析工具。 关键词涵盖了风力发电机、叶片、翼型、气动力、ANSYS以及振动模态分析，这些都是论文核心研究的主题。这篇论文为风力发电机叶片的设计优化和动力学行为评估提供了理论依据和技术支持。