成功大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	蘇帝龍 Su, Ti-Lung
論文名稱：	1.5MW風車渦輪葉片之動態撞擊結構分析 Dynamic Impact Analysis of a 1.5MW Wind Turbine Blade Structure
指導教授：	鄭泗滄 Jenq, Sth-Tsang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 航空太空工程學系碩士在職專班 Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	128
中文關鍵詞：	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
外文關鍵詞：	FEM, FSI, wind turbine blade, composite, wind power, bird strike, dynamic impact analysis
相關次數：	點閱：102 下載：3
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

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。

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.

簽名頁
紙本論文授權書
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
                                    

[1] Life After the Oil Crash website
http://www.lifeaftertheoilcrash.net/
[2] Earth System Research Laboratory website
http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/
[3] InfraVest GmbH website
http://www.infra-vest.com/TC/index.html
[4] Everaert, J. & E. W. M. Stienen “Impact of wind turbines on birds in Zeebrugge (Belgium). Significant effect on breeding tern colony due to collisions. Biodivers Conserv DOI 10.1007/s10531-006-9082-1, 2006.
[5] 徐彬堯，“風車葉片運動模擬與動態分析”，國立成功大學航太研究所碩士論文，2005年1月
[6] 陳興加，“複合材料應用於風車葉片之研究”，國立成功大學航太研究所碩士論文，2007年7月
[7] 林義乾，“凝膠材料衝擊平版與飛具結構之研究”，國立成功大學航太研究所碩士論文，2006年7月
[8] J.S.Wilbeck, J.L. Rand “The Development of a Substitute Bird Model”, J of Engineering for Power, Vol. 103, pp 725-pp 731, 1981
[9] Brown T. “Lagrangian Bird Model”, CRAHVI Deliverable 1.4.3 (2002) (Crashworthiness of Aircraft fot High Volocity)
[10] GLOBAL WIND 2007 REPORT, GWEC, 2008
[11] 經濟部能源局全球資訊網
http://www.moeaboe.gov.tw/
[12] 江培宏，“風車尾流效應之實驗研究”，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，2006年
[13] 洪秀琴，“應用黏性流計算於風車葉片流場分析”，國立臺灣海洋大學系統工程暨造船學系碩士論文，2005年
[14] Dayton A. Griffin, ”Blade System Design Studies Volume I: Composite Technologies for Large Wind Turbine Blades” SAND2002-1879, July 2002
[15] 中央氣象局全球資訊網
http://www.cwb.gov.tw/
[16] 呂威賢，“台灣風力發電史”，再生能源電子報 2004年4月號
[17] 風力示範推廣計畫全球資訊網
http://wind.erl.itri.org.tw/
[18] 余勝雄，“我國風力發電現況及展望”，經濟部工業局，永續產業發展雙月刊，第35期，16~21頁，2007年10月25日
[19] 中央大學台灣風能網站
http://www.atm.ncu.edu.tw/93/wind/index.htm
[20] 中華民國野鳥協會全球資訊網
http://www.bird.org.tw/
[21] 維基百科全書
http://en.wikipedia.org/wiki/Ecozone
[22] 余維道“台灣常見的冬候鳥”，維尼哥哥科學選文14
http://www.bud.org.tw/Winnie/Winnie14.htm
[23] 國立臺灣大學動物博物館
http://archive.zo.ntu.edu.tw/
[24] 國立鳳凰谷鳥園全球資訊網
http://www.fhk.gov.tw/
[25] 世界之最列表，維基百科全書- http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E4%B8%96%E7%95%8C%E4%B9%8B%E6%9C%80%E5%88%97%E8%A1%A8&variant=zh-tw
[26] James S. Wilbeck, “Impact Behavior of Low Strength Projectile”, AFML-TR-77- 134, Oct. 1978
[27] M. Najed Ensan, D. Zicmic “Development of Soft Body Impactor for Bird Strike Simulation”, Private Communicate, 2004
[28] Livemore Software Technology Corporation, “DYNA Keyword User’s Manual”, 2003.
[29] S. T. Jenq, F. B. Hsiao, I. C. Lin, D. G. Zimcik and M. Nejad Ensan, “Simulation of a rigid plate hit by a cylindrical hemi-spherical tip-ended soft impactor”, Computational Materials Science, Vol.39, No.3, pp. 518-526, 2007.
[30] 張萬福，“台灣鳥類彩色圖鑑”，中台科學技術出版社，1993.
[31] 蕭營錦，“Netcam的鳥紀錄”
http://www.lancam.com.tw/v/netcam/
[32] Ronald F. Gibson “Principles of Composite Material Mechanics”, McGraw-Hill, Inc. ISBN 0-07-023451-5

[33] Jason Jonkman, “An Aeroelastic Design Code for Horizontal Axis Wind Turbines”online, National Wind Technology Center
http://wind.nrel.gov/designcodes/simulators/fast/
[34] Malcolm, D. J., Hansen, A. C. “WindPACT Turbine Rotor Design Study: June 2000 - June 2002. NREL/SR-500-32495. ”Golden, CO : National Renewable Energy Laboratory, 2002.
[35] 1.5MW baseline aerodynamic parameters for FAST certification test #12.
[36] About.com Website Information “Material Properties of T300/5208 Carbon/Epoxy Unidirectional Prepreg”,
http://composite.about.com/library/data/blc-t300-5208.htm
[37] 施月英、顏瓊芬、陳炳煌、鄭先祐，“海岸風力發電機對鳥類群聚的影響-以彰濱工業區崙尾風場為例”，第七屆海峽兩岸鳥類學術研討會專題報告，2008年1月。
[38] 施月英、鄭先祐，“風能場對彰化海岸鴴形目鳥類的群聚與活動類型的衝擊”，國立臺南大學「環境與生態學報」第1卷第1 期，47~64頁，2008年

校內：2010-08-27公開
校外：2011-08-27公開

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文