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系統識別號 U0026-0812200914351402
論文名稱(中文) 1.5MW風車渦輪葉片之動態撞擊結構分析
論文名稱(英文) Dynamic Impact Analysis of a 1.5MW Wind Turbine Blade Structure
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 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 蘇帝龍
研究生(英文) Ti-Lung Su
電子信箱 p4793105@mail.ncku.edu.tw
學號 p4793105
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 128頁
口試委員 口試委員-尤芳忞
口試委員-蕭樂群
指導教授-鄭泗滄
中文關鍵字 複合材料  鳥擊  風力發電  動態撞擊分析  有限元素分析  流固耦合  風車渦輪葉片 
英文關鍵字 FEM  FSI  wind turbine blade  composite  wind power  bird strike  dynamic impact analysis 
學科別分類
中文摘要 本文主要的目的在探討當今最廣泛使用的1.5MW複合材料風車渦輪葉片,在遭受到鳥擊時的結構分析。配合有限元素分析軟體LS-DYNA的使用,分析當風車葉片的前段、中段及後段三個位置在遭受到鳥體以各種不同的撞擊角度高速撞擊時,撞擊點的受力情形與葉片受損的情況,並分別採用三種具代表性的材料(鋁合金、玻璃纖維、碳纖維)所構成的風車葉片來分析模擬,藉以瞭解在各種不同材質、不同角度及位置之狀況下,風車葉片的結構變化。經由有限元素軟體的模擬,可以得到風車葉片在不考慮重力與風速的條件下,得以抵禦鳥擊的最小厚度與材料組成,提供葉片製造設計初期之參考,透過本文能夠減少工程分析人員對於此議題所花費的時間與實驗成本,為本文最主要的研究目的。
英文摘要 The analysis and discusses the structure of the most generally use’s 1.5 MW composite wind turbine blades being subject to a bird strike have been done. Use the FEM simulation software LS-DYNA to analysis when the three different material blades (contain Aluminum 6063, E-Glass/Epoxy, T300 Carbon/5208Epoxy) subject bird strike with various angles, how about the blade structure variation at the three hit-point (Blade tip, middle & end). Through the FEM simulation analysis, we could got the minimum thickness and material composition that could be able to resist the bird strike. At the situation that ignore the gravity and the wind loading. That could also offer engineers the analysis method and results to reduce the long spending of time and money during the experimentations proper to unveil the effects between the bird strikes and the blade structure on the developing stage.
論文目次 簽名頁
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論文電子檔案上網授權書
誌謝
中文摘要
英文摘要
第一章之中文摘要
第二章之中文摘要
第三章之中文摘要
第四章之中文摘要
第五章之中文摘要
第六章之中文摘要
圖目錄.......................................................................................... I
表目錄...................................................................................... VI
第一章 緒論…. .........................................................................................1
1-1 研究背景.....................................................................................1
1-2 研究動機.....................................................................................4
1-3 國際發展現況.............................................................................6
1-4 台灣發展現況.............................................................................7
II
1-5 台灣未來發展趨勢.....................................................................9
1-6 文獻回顧...................................................................................12
1-7 研究方法...................................................................................14
第二章 我國風力發展演進與風能分佈.................................................21
2-1 蒲福風級...................................................................................21
2-2 台灣的風能發展史...................................................................22
2-2-1 風能發展的濫觴..................................................... 22
2-2-2 風力發電示範系統................................................. 24
2-2-3 台電公司風力發電十年發展計畫......................... 26
2-3 台灣的風能分布.......................................................................29
第三章 台灣的鳥類與鳥的模型.............................................................39
3-1 鳥類的分佈...............................................................................39
3-2 台灣鳥類的分類.......................................................................40
3-3 台灣候鳥的遷移路線...............................................................41
3-4 鳥的飛行速度...........................................................................42
3-5 鳥的模型建立與材料...............................................................48
3-6 流體受到衝擊的特性...............................................................51
第四章 複合材料風車葉片的組成........................................................61
4-1 古典積層板理論(Classical Laminated Theory)...................61
III
4-1-1 單層板(Lamina)力學特性簡介........................ 61
4-1-2 單層板材料參數的計算......................................... 63
4-1-3 疊層複材懸壁樑(Laminated Beam)純彎曲
理論概述................................................................. 66
4-2 葉片構型...................................................................................70
4-2-1 1.5 MW 風車葉片的幾何構型............................... 70
4-2-2 1.5 MW 風車葉片的組成材料............................... 72
4-2-3 風車葉片座標系統................................................. 73
第五章 數值模擬分析............................................................................85
5-1 前言…. ......................................................................................85
5-2 LS-DYNA 簡介.......................................................................86
5-3 接觸分析方法簡介..................................................................88
5-4 模擬撞擊位置與速度選定......................................................90
5-5 模擬撞擊角度與材料參數......................................................91
5-6 分析結果與探討......................................................................92
5-6-1 材料因素................................................................. 93
5-6-2 巴沙木比例的影響力............................................. 94
5-6-4 位置因素................................................................. 95
5-6-5 角度因素................................................................. 96
IV
5-6-5 破損狀況與最小葉片厚度..................................... 98
第六章 結論與未來展望.....................................................................122
6-1 結論 ......................................................................................122
6-2 未來工作與展望....................................................................123
參考文獻................................................................................................124
自述.. ........................................................................128
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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2010-08-27起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2011-08-27起公開。


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