垂直轴风力机主轴结构优化的设计.pdf

第36卷 第 10期 要氧电力 V01．36 N0．1O EastGhjnaEle~--trioPower Oct． 20o8 2008年 l0月 垂直轴风力机主轴结构优化设计 张婷婷’，王红霞 ，代泽兵 (1．上海交通大学 丁程力学系，上海 200030；2．国家电网公司北京电力建设研究院，北京 102401) 摘 要：水平轴风力机是 目前应用最广的风力机类型，但垂直轴风力机具有诸多水平轴风力机无法比拟的优 良 性能．并越来越收到人们的关注。主要介绍了垂直轴风力机及其发展情况，建立以圆筒式垂直轴风力机主轴重 量最小为优化 目标的数学模型，以iSIGHT为平台，对其主轴壁厚进行了优化设计，使主轴在满足强度和稳定性 的前提下取得了显著的减重效果，大大降低了风力发电机组的成本。 关键词：垂直轴风力机；主轴；结构优化设计 作者简介：张婷婷(1984-)，女，硕士研究生，从事垂直轴风力机结构有限分析研究。 中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1001-9529(2008)10-0134．-04 Structureoptimizationdesignforcyfindricalvertical-axiswindutrbines ZHANG Ting—ting ，WANGHong—xia’ DAIZe—bing2 ， (1．Dept．ofEngineeringMechanics，ShnaghaiJiaotongUniv．，Shanghai200030，China； 2．BeijingElectricPowerConstructionResearchInstituteofSGCC，Beijing102401，China) Abstract：Duetotheadvnatagesoverthehorizontal—axiswindturbinewhichiscurrentlyusedwidely，thevertical-axis win(Iturbineisachievinglnorena dmoreattentions．Thecylindricalvertical—axiswindturbineaswellRSitsdevelopment ispresented，anditsmathematicalmodelwasconstructedwiththeaim ofminimizingtheweightoftheprincipalxais whilemaintainingitsstrengthnadstability．Theresultsraesatisfactory． Keywords：cylindricalvertical·axiswindturbine；principalaxis；structureoptimizationdesign 片两种，以H型、 型风轮为典型。 l 风力机简介 1．2 垂直轴风力机的性能特点 1．1 风机的类型 目前世界上应用较普遍的主要还是水平轴风 风力机是一种将风能转换成机械能、电能或热 力机，以前曾错误地认为垂直轴风力发电机组的工 能的能量转换装置。风能转换系统可以分成两类， 作机构(叶片)最大线速度对风速之比不可能大于 一 类是利用空气推力做功，一类是利用空气的升 1，而对水平轴风力发电机组来说，这种 比值可达到 力。利用空气升力的风力机又可进一步细分 ，按照 5：1以上。然而进人20世纪6o一70年代，首先是 它们旋转轴方向的不同，分成水平轴风力机和垂直