小型垂直軸風力發電機之有限元素分析

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：43

、訪客IP：3.138.134.107

姓名

周倢如(Jie-Ru Chou) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

小型垂直軸風力發電機之有限元素分析
(Finite Element Analysis of a Small Vertical-Axis Wind Turbine)

相關論文

★ 四弦型非對稱光學讀取頭致動器模態共振分析與抑制	★ 網路連接儲存裝置熱分析與設計
★ 平板受聲源作用之振動與輻射聲場分析	★ 壓電吸振器應用於平板的振動與噪音控制
★ 主動式吸振器應用於薄板減振與減噪	★ 離散振動系統之分析軟體製作
★ 有洞薄方板之動態分析與激振後之聲場	★ 撓性結構之主動振動控制
★ 速度與位移回饋式壓電吸振器之減振研究	★ 以LabVIEW為介面之模態測試軟體製作
★ 電壓回饋壓電吸振器對平板之振動控制	★ 可調式消音閥的分析與最佳設計
★ 旋轉樑的動態分析與壓電吸振器之減振設計	★ 自感式壓電吸振器之設計與應用於矩形板之減振
★ 多孔薄方板之振動與聲場分析	★ 旋轉雷立夫樑受週期性側向與軸向力之動態響應分析

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

至系統瀏覽論文 ( 永不開放)

摘要(中)

本論文之主要目標為小型風機系統之結構分析與設計改善。研究方法為使用有限元素軟體ANSYS模擬小型垂直軸10kW風力發電機，分別對塔架為6公尺高及9公尺高之風機系統，進行靜態結構分析，以考慮風機在最大轉速與極端風速時的應力分佈及安全係數，且再進行動態自然頻率分析，以考慮是否會有共振的狀況。由於風機整體之幾何較複雜且體積較大，網格過多不易收斂，故再提出以進行風機次系統分析以預測主系統之靜態及動態特性，經驗證後亦證明此方法的可行性。最後則提出對風機系統結構之改善建議，塔架區結構之有效改善方法為底部塔架改為錐狀，以及於塔架上半區域加鋼繩，而葉片區有效之改善方法為副葉片強度減弱，及葉片區連桿加強，連桿加強也能使葉片區避開可能造成共振之連桿彎矩模態。本文所提出之數值結果與改善建議能提供給小型風機製造業者往後設計系統時之參考。

摘要(英)

The main objective is to improve the structural analysis and design for small wind turbine system. The 10-kW wind turbine is investigated by using a finite element software - ANSYS. It analyzes the static structural of the wind turbine in the maximum rotational speed and the extreme wind speeds. Besides, it analyzes the dynamic natural frequency to consider whether it closes to the natural frequency of the structural system resulting in resonant amplification. When the overall wind turbine is complex and large, its mesh is hard to converge. Therefore, it predicts the static and dynamic properties of the main system by subsystem analyzing. It’’s workable after proving subsystem analyzing. Finally, there are some proposed structures for the wind turbine improvement. For the tower of the wind turbine, its workable methods to change tubular tower into cone and add steel cables. For the part of the blades, to add stiffness of connecting rods and weaken secondary blades is workable methods. Besides, adding stiffness of connecting rods can avoid the natural frequency of the structure. Furthermore, the result and improvement can provide reference for a designer of the small wind turbine.

關鍵字(中)

★ 小型垂直軸
★ 風力發電機
★ 有限元素

關鍵字(英)

★ ansys
★ finite element
★ wind turbine

論文目次

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XIII
符號說明 XV
第一章緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 內容提要 4
第二章基本理論 5
2-1 導論 5
2-2 風荷重計算 7
2-3 風機之尖端速度比 8
2-4 ANSYS之統御方程式 9
第三章 6公尺塔架之風機數值分析結果與討論 16
3-1 建立模型方法 16
3-2 模擬方法 18
3-3 風機切離旋轉前之結果與討論 20
3-4 風速為40m/s、60m/s之靜態分析結果與討論 21
3-4-1風速為40m/s之結果與討論 21
3-4-2風速為60m/s之結果與討論 22
3-5 動態振動自然頻率分析結果與討論 22
3-6 以次系統分析預測主系統之靜態結構及動態自然頻率 24
3-6-1靜態結構次系統分析 24
3-6-2動態振動自然頻率次系統分析 25
第四章 9公尺塔架之風機數值分析結果與討論 59
4-1 建立模型方法 59
4-2 模擬方法 60
4-3 風機切離旋轉前之結果與討論 61
4-4 風速為40m/s、60m/s之靜態分析結果與討論 62
4-4-1風速為40m/s之結果與討論 62
4-4-2風速為60m/s之結果與討論 63
4-5 加粗塔架之設計與分析 64
4-5-1靜態結構葉片區次系統分析 65
4-5-2靜態結構塔架區次系統分析 66
4-6 加粗塔架設計之結構改善方案 67
4-6-1葉片區結構改善方案 67
4-6-2塔架區結構改善方案 68
4-7 動態振動自然頻率次系統分析結果與討論 70
4-7-1塔架區動態自然頻率次系統分析 70
4-7-2葉片區動態自然頻率次系統分析 71
第五章結論與未來展望 105
5-1 結論整理 105
5-2 未來展望 107
參考文獻 108

參考文獻

小栗富士雄，小栗達男，1993，標準機械設計圖表便覽，眾文圖書，台北市.
李輝煌，2005，ANSYS工程分析基礎與觀念，高立圖書有限公司，台北縣.
林榮貴，王彥傑，張永源，2009，小型風力機系統開發，機械工業雜誌2009年10月.
姚仁福，吳兆誠，2007，風力發電機元件破損分析，機械月刊第三十三卷第十期.
陳精一，2006，ANSYS 7.0電腦輔助工程實務分析，全華圖書股份有限公司，台北市.
康淵，翁嘉駿，何羽，馮威強，2006，ANSYS進階，全華圖書股份有限公司，台北市.
劉萬琨，張志英，李銀風，越萍，2009，風能與風力發電技術，五南圖書出版股份有限公司，台北市.
賴育良，林啟豪，謝忠佑，1997，ANSYS電腦輔助工程分析，儒林圖書有限公司，台北市.
AlHamaydeh M., and Hussain S., 2010, Optimized frequency-based foundation design for wind turbine towers utilizing soil-structure interaction, J. Franklin Inst., doi:10.1016/j.jfranklin.2010.04.013.
Bazeos N., Hatzigeorgiou G.D., Hondros I.D., Karamaneas H., Karabalis D.L., and Beskos D.E., 2002, Static, seismic and stability analyses of a prototype wind turbine steel tower, Engineering Structures 24 1015-1025.
Eurocode 1: Part2-4. Wind loads. ENV 1991-2-4:1999
Lavassas I., Nikolaidis G., Zervas P., Efthimiou E., Doudoumis I.N., and Baniotopoulos C.C., 2003, Engineering Structures 25 1097-1106.
Negm Hani M., and Maalawi Karam Y., 2000, Structural design optimization of wind turbine towers, Computers and structures 74 649-666.
Savory E., Parke G.A.R., Zeinoddini M., Toy N., and Disney P., 2001, Modelling of tornado and microburst-induced wind loading and failure of a lattice transmission tower, Engineering Structures 23 363-375.
Uys P.E., Farkas J., Jarmai K., and van Tonder F., 2007, Optimization of a steel tower for a wind turbine structure, Engineering Structures 29 1337-1342.
Flickr，http://www.flickr.com/photos/8266535@N05/1798475684/，accessed 2010/12/8
OTDS，http://www.otds.co.uk/lattice-towers.php，accessed 2010/12/8
中央氣象局，http://www.cwb.gov.tw/V6/hottopic/typhoon_type.pdf，accessed
201012/13

指導教授

黃以玫(Yi-Mei Huang)

審核日期

2011-1-21

推文