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系統識別號 U0026-0812200913424466
論文名稱(中文) 複合材料應用於風車葉片之研究
論文名稱(英文) A Study of the Wind Turbine Blade Using Advanced Composite Materials
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系專班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生(中文) 陳興加
研究生(英文) Hsing-Chia Chen
電子信箱 hsinchia@nkcatv.net.tw
學號 P4792106
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 119頁
口試委員 指導教授-鄭泗滄
口試委員-尤芳忞
口試委員-翁慶隆
中文關鍵字 風車葉片  複合材料  有限元素分析  自然頻率  變形結構 
英文關鍵字 structure deflection  nature frequency  FEA  composite material  wind turbine blade 
學科別分類
中文摘要 本論文主要目的為1.5MW複合材料風車葉片於穩定運轉期間之結構與自然頻率分析。程序中將引用美國國家再生能源實驗室NREL 所發展之FASTv6.0風車模擬程式,以輸出1.5MW、3個葉片、上風式、水平軸式風車的相關運轉資訊,再從FAST輸出資訊中轉換獲得該葉片運轉期間所承受之等效力和等效力矩等負載,以提供ANSYS有限元素分析軟體之風車葉片模型進行變形量分析。經比對FAST及ANSYS兩種分析程式之複材葉片尖端變形量,發現有相當不錯之結果。文中並分析同規格之玻璃纖維、碳纖維及6063鋁合金三種材質風車葉片自然振動頻率,藉以討論不同材質葉片對風車運轉特性之影響。
經由上述的方法,將可以提供風車設計者先行預判葉片穩定運轉期間之受力變形情況及自然振動模態外型與頻率,有效降低實體測試之成本。
英文摘要 The main purpose of this thesis is to analyze the structure condition and the nature frequency of a 1.5MW composite material wind turbine blade during steady state operation. During the analysis, we adopted a FASTv6.0 simulation code which was developed by NREL (National Renewable Energy Laboratory U.S.A) to extract the 1.5MW, three-blades, up-wind and horizontal-axis wind turbine model operating information. By transferring FAST code output file data, we then acquired the equivalent force and moment that could be imported to commercial FEA software-ANSYS for blade model structure deflection analysis. The code computed results were compared with that from FASTv6.0. We founded that the ANSYS results were in good agreement with FASTv6.0 results. Three different materials (i.e. Glass fiber composite, Carbon fiber composite and 6063 Aluminum alloy) were used as the turbine blade materials. The corresponding blade structure response and blade operation characteristics were also studied. Current analysis can be used to a wind turbine designer for predicting the blade deflection and the nature frequency during steady state operation and it saves the cost of full-scale testing for the huge 1.5MW wind turbine blade.
論文目次 簽名頁
授權書
簽署人須知
致謝
中文摘要
英文摘要
目錄......................................................I
表目錄..................................................III
圖目錄...................................................IV
第一章 緒論
1-1 研究動機與目的........................................1
1-2 傳統風車葉片材質與構造................................9
1-3 文獻回顧 ............................................14
1-4 研究方法 ............................................16
第二章 風車原理與複材葉片系統發展
2-1 風車基本運轉概念.....................................17
2-2 風能功率轉換特性.....................................19
2-3 定義風車性能值的表示法...............................23
2-4 先進風車葉片系統之發展...............................26
第三章 複合材料風車葉片模型與材料
3-1 電腦輔助分析軟體ANSYS簡介與架構說明..................31
3-2 FAST軟體簡介.........................................36
3-3 CADEC version 99.04.20簡介...........................37
3-4 1.5MW風車葉片模型....................................38
3-5 複合材料之特性與成形技術比較.........................46
3-6 先進風車葉片材料性質與製程技術.......................49
3-7 各大型風車葉片製造商製程趨勢 ........................52
3-8 其他替代製程.........................................53
第四章 複合材料風車葉片模型建構與分析
4-1 複合材料力學理論摘要.................................54
4-2 風車葉片ANSYS模型之建構與分析作業程序................60
4-3 FAST軟體於風車葉片結構分析之運用.....................73
4-4 風車葉片ANSYS模型與FAST模型分析結果比對..............97
4-5 玻璃纖維、碳纖維及鋁合金材質葉片ANSYS分析結果比較...103
4-6 自然振動模態(Modal)分析.............................107
第五章 結論
參考文獻................................................116
自述....................................................118
著作權聲明..............................................119
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論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2009-07-12起公開。
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