風力機傳動系統流固熱耦合及可靠性研究

《風力機傳動系統流固熱耦合及可靠性研究》是2018年11月遼寧科學技術出版社出版的圖書，作者是關新。

基本介紹

• 中文名：風力機傳動系統流固熱耦合及可靠性研究
• 作者：關新
• ISBN：9787559107121
• 頁數：229頁
• 定價：48元
• 出版社：遼寧科學技術出版社
• 出版時間：2018年11月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

《風力機傳動系統流固熱耦合及可靠性研究》基於空氣動力學、流體力學、虛擬試驗技術、流固耦合理論、齒輪嚙合原理、摩擦學、熱彈耦合理論、隨機參數振動及非線性接觸算法等，綜合採用理論分析方法、實驗測量分析方法和有限元分析方法，研究了風力機運行環境下氣動載荷、運行載荷對傳動系統中低速軸、齒輪箱、高速軸、聯軸器和發電機的影響，及在氣動載荷和運行載荷耦合作用下傳動系統整體特性、動靜力學、齒輪的熱變形引起的非漸開線誤差、溫度對齒輪模態的影響、熱彈耦合齒輪的接觸特性、軸系的動靜力學和若干相關可靠性靈敏度問題。通過以上研究，較全面地掌握了風力機運行環境下所承受載荷的工程計算方法及各類載荷對風力機整體及部件振動的影響規律，為風電場工程設計和風力機可靠性設計及最佳化設計奠定基礎。

圖書目錄

1 緒論

1．1 課題背景及課題來源

1．1．1 課題背景

1．1．2 研究意義及目的

1．1．3 課題來源

1．2 風力機傳動系統

1．2．1 傳動系統概述

1．2．2 研究現狀

1．3 相關領域研究現狀

1．3．1 風力機氣動載荷研究

1．3．2 傳動系統的振動特性研究

1．3．3 虛擬實驗技術研究現狀

1．3．4 流固耦合分析研究現狀

1．3．5 機械可靠性靈敏度研究現狀

1．3．6 耦合熱分析的研究現狀

1．4 本書的主要研究工作

2 風力機空氣動力載荷工程計算

2．1 概述

2．1．1 風力機載荷

2．1．2 坐標系

2．1．3 坐標系的轉換

2．2 weibull風速分布數學模型

2．3 空氣動力載荷

2．3．1 時變氣動載荷

2．3．2 湍流載荷

2．3．3 尾流互擾載荷

2．3．4 空氣密度變化引起的載荷變化

2．4 其他載荷

2．4．1 慣性載荷

2．4．2 重力載荷

2．4．3 冰載荷

2．4．4 地震載荷

2．5 風力機運行載荷

2．5．1 風切變對風力機載荷影響

2．5．2 機械制動載荷

2．5．3 塔影效應

2．6 風力機流固耦合理論分析

2．6．1 流體控制方程

2．6．2 固體控制方程

2．6．3 流固耦合方程

2．7 計算實例

2．7．1 風力機工程簡化

2．7．2 計算結果

2．8 小結

3 穩定氣流作用下風力機傳動系統振動及動力學分析

3．1 概述

3．2 傳動系統虛擬樣機的建立

3．3 具有運動自由度的傳動系統模態分析

3．3．1 單自由度體系的振動

3．3．2 隨機振動分析

3．3．3 多自由度體系的線性反映分析

3．3．4 計算實例

3．4 傳動系統諧回響分析

3．4．1 計算方法

3．4．2 計算實例

3．5 傳動系統譜分析

3．5．1 隨機振動方法

3．5．2 氣動載荷隨機振動分析

3．5．3 平穩隨機過程的譜參數

3．5．4 隨機連續體的固有值分析

3．5．5 功率譜密度回響和均方根回響

3．5．6 計算實例

3．6 瞬態動力學分析

3．6．1 衝擊動態回響分析一般方法

3．6．2 傳動系統衝擊動態回響有限元分析

3．6．3 計算實例

3．7 接觸分析

3．7．1 接觸算法

3．7．2 接觸摩擦模型

3．7．3 計算實例

3．8 小結

4 考慮結構特徵下風力機傳動系統振動特性研究

4．1 概述

4．2 傳動系統固有特徵

4．2．1 分析方法及流程

4．2．2 傳動系統有限元模型

4．3 傳動系統模態及機械敏感度分析

4．3．1 傳動系統模態及固有頻率

4．3．2 固有頻率對傳動系統參數的敏感度

4．4 傳動系統結構振動特性實驗分析

4．4．1 傳動系統數據採集平台

4．4．2 運行參數對傳動系統振動特性的影響

4．4．3 傳動系統的動態激勵分析

4．5 小結

5 綜合載荷作用下傳動系統振動特性及機械可靠性靈敏度分析

5．1 概述

5．2 風力機傳動系統靜力學分析

5．3 風力機傳動系統動力特性分析

5．3．1 分析流程

5．3．2 風力機模型的建立

5．3．3 氣動載荷的作用過程

5．3．4 輪轂一主軸一主軸軸承傳動系統瞬態動力學分析

5．3．5 考慮運行載荷下齒輪箱一高速軸一發電機傳動系統振動譜分析

5．4 傳動系統機械可靠性靈敏度分析

5．4．1 分析方法

5．4．2 傳動系統機械可靠性模型

5．4．3 考慮運行載荷作用下風力機傳動系統動態可靠性分析

5．5 小結

6 基於熱變形的齒輪副非漸開線誤差分析

6．1 概述

6．2 齒輪熱變形基本理論

6．3 齒輪副虛擬樣機的建立

6．3．1 齒廓曲線的參數方程

6．3．2 全齒實體模型的建立

6．4 齒輪穩態溫度場有限元分析

6．4．1 導熱微分方程和定解條件的確定

6．4．2 齒輪各邊界條件的確定

6．4．3 熱載荷的確定

6．5 齒輪瞬態溫度場有限元分析

6．5．1 導熱微分方程和定解條件的確定

6．5．2 齒輪瞬態熱分析的有限元方法

6．5．3 邊界條件的載入

6．6 齒輪熱-結構耦合有限元分析

6．7 熱變形引起的非漸開線誤差計算

6．8 計算實例

6．8．1 齒輪副有限元模型的建立

6．8．2 齒輪副熱-結構耦合的有限元分析

6．8．3 齒輪副熱變形的計算

6．9 小結

7 基於熱分析的齒輪模態及共振可靠性靈敏度分析

7．1 概述

7．2 溫度影響模態的基本理論

7．2．1 模態分析理論

7．2．2 溫度對結構模態的影響機制

7．2．3 熱應力的理論基礎

7．3 考慮溫度場的齒輪模態分析

7．3．1 分析方法及流程

7．3．2 求解齒輪熱應力

7．3．3 ANSYS的模態分析

7．4 齒輪共振可靠性及靈敏度分析方法

7．4．1 齒輪共振失效分析

7．4．2 Monte Carlo模擬法

7．4．3 ANSYS機率有限元法

7．5 計算實例

7．5．1 齒輪軸有限元模型的建立

7．5．2 求解齒輪軸熱應力

7．5．3 考慮溫度場的齒輪軸模態分析

7．5．4 基於熱分析的齒輪振動可靠性及靈敏度分析

7．6 小結

8 齒輪熱彈耦合特性分析

8．1 概述

8．2 熱彈耦合接觸有限元法

8．2．1 接觸傳熱疊代過程

8．2．2 彈性接觸疊代過程

8．2．3 耦合疊代求解

8．3 基於ANSYS求解熱彈性耦合分析

8．3．1 熱彈耦合結構分析接觸類型的確定

8．3．2 熱彈耦合結構分析接觸算法的確定

8．3．3 熱彈耦合有限元模型的建立

8．3．4 熱彈耦合接觸分析流程圖

8．4 回響面-Monte Carlo可靠性靈敏度分析方法

8．4．1 回響面法

8．4．2 建立齒面接觸強度的極限狀態函式

8．4．3 Monte Carlo可靠性靈敏度分析

8．5 計算實例

8．5．1 熱彈耦合接觸應力的提取

8．5．2 回響面法擬合極限狀態函式

8．5．3 極限狀態函式的Monte Carlo可靠性靈敏度分析

8．6 小結

9 考慮裝配誤差的軸繫結構靜力學及靈敏度分析

9．1 概述

9．2 求解接觸問題的有限元法

9．3 基於Pro/E的軸繫結構模型的建立

9．3．1 漸開線直齒圓柱齒輪模型的建立和裝配

9．3．2 滾動軸承模型的建立

9．3．3 軸系整體結構模型的裝配

9．4 軸繫結構的有限元分析

9．4．1 軸繫結構有限元模型的建立

9．4．2 軸繫結構接觸對的建立

9．4．3 邊界條件和載荷的確定

9．4．4 疊代求解方法

9．5 考慮裝配誤差的軸繫結構靜力學對比分析

9．6 軸繫結構可靠性靈敏度分析

9．7 計算實例

9．7．1 軸繫結構的有限元求解

9．7．2 考慮軸不平行的軸繫結構靜態對比分析

9．7．3 考慮軸不平行的齒輪靜態對比分析

9．7．4 考慮軸不平行的滾動軸承靜態對比分析

9．7．5 軸繫結構可靠性靈敏度分析

9．8 小結

10 考慮裝配誤差和軸承徑向游隙的軸繫結構動力學及靈敏度分析

10．1 概述

10．2 軸繫結構的動力學分析流程

10．3 軸繫結構的動力學分析方法

10．3．1 軸繫結構的有限元模型的建立

10．3．2 動力學求解的參數設定

10．4 考慮裝配誤差的軸繫結構動力學分析

10．5 考慮軸承徑向游隙的軸繫結構動力學分析

10．6 軸繫結構可靠性靈敏度分析

10．7 計算實例

10．7．1 軸繫結構動力學分析

10．7．2 考慮裝配誤差的軸繫結構動力學對比分析

10．7．3 考慮軸承徑向游隙的軸繫結構動力學分析

10．7．4 軸繫結構可靠性靈敏度分析

10．8 小結

11 結論

參考文獻