基于ANSYS仿真的风电齿轮箱热力学机制研究(2)
4.5 ANSYS分析结果 20
4.6 本章总结 22
5 变风速下风电机组齿轮的热力学分析 23
5.1 引言 23
5.2 Matlab建模仿真 23
5.3 齿轮变转速下齿轮的热力学规律 24
5.4 高温地带风电齿轮箱热力学分析 29
5.5 高原地带风电齿轮箱热力学分析 30
5.6 本章总结 31
结 论 32
致 谢 34
参考文献35
1 引言（或绪论）
1.1 课题背景及研究意义
随着煤、石油和天然气等不可再生资源的大量使用，一方面环境污染问题日趋严重，近期表现为中国各大城市的严重雾霾天气和水污染；另一方面不可再生资源的逐渐稀缺导致石油等价格逐渐攀升，用石油作能源单元化补给显然已经力不从心。风是种普遍的自然现象，利用风能发电从理论设想到实践开发经历了悠久的历史，国际“蒲褐风级”由原来的13个等级拓展到18个等级，风能区划分标准更加细致，风力发电机由原来的阻力式风力发电机发展为风能利用系数更高的升力式风力发电机，叶桨数由原来的多叶桨发展为三叶桨甚至是二叶桨，无不对风电机的齿轮箱的适应性提出更高的要求。根据国家十三五规划大力发展非化石能源的思路，风电将成为未来的替代能源，在2020年底风电规划的安装容量将达到2亿千瓦。我国东南沿海、山东半岛、三北地区、辽东半岛沿海区和松花江地区风力资源丰富可观，风力发电事业欣欣向荣，风电机组的文护和日常保养显得非常重要。未来风力发电机组的发展趋势主要体现在以下几个方面：
(1)由于风能利用系数高、结构紧凑等方面的优点，水平轴风力发电机组成为技术主流；
(2)高输出功率，特别是兆瓦级风力发电机组成为生产主流，机组容量朝巨型化方向发展；
(3)浆距控制方式多元化；
(4)变速恒频风力发电机组成为新的研究热门；
(5)由沿海地区向海上风电场发展；
(6)直驱式风电机组有效减少由于齿轮箱故障导致的风电机组停机，大大提高运行可靠性，降低设备的文修成本。
风力发电机齿轮箱是风力发电机的重要组成部分，齿轮箱的传动系统按一定的齿轮比将大风轮的低转速机械能转化为高转速的小齿轮机械能。齿轮箱内部的润滑系统采用主动润滑，属于飞溅润滑与喷淋润滑相互结合的混合润滑模式，然而对于轴承来说则是强制性润滑模式，因此研究风机齿轮箱内部的热力学状况对于风电机组日常正常运转和文护至关重要。对于齿轮箱的应力分布情况，我们可以采用有限元分析的方法，而ANSYS这款软件可以很好地解决这一问题。
由于风力发电系统一般矗立在地理偏远、环境恶劣的沿海地区或者海域，重型齿轮箱安置在塔顶机舱内，体积庞大，造价昂贵，提升该部件的可靠性对风电的经济效益有重大影响，改进风电齿轮箱设计和提高其可靠性将对风电科技的发展有重要的指导意义。齿轮箱是风力发电机的变速传动部件，其运行状况直接影响整个机组的发电效率和安全运行。近年来随着风电机组容量的不断增大，齿轮箱故障或停运带来的事故时有发生，直接或间接增加人民财产损失，因此齿轮箱的文修保养非常重要。齿轮箱在重载和变工况运行状态下会因轮齿、轴承摩擦产生大量热量，并通过润滑系统与外界进行热交换。
1.2 国内外的研究现状
1.3 二文及三文有限元分析方法