碳纤维复合飞轮转子储能密度的优化研究

在介绍周向缠绕式和多层圆环结构两种不同碳纤维复合飞轮转子的结构特点后,给出这类飞轮的数学优化模型及应用有限元求解的优化设计方法。两种结构飞轮的优化实例和与钢制飞轮的对比表明,具有多层圆环结构的碳纤维复合飞轮各层间采用了不同的纤维铺设角并通过层间过盈量平抑应力峰值,因而具有最强的储能能力,储能密度达到1820.6 kJ/kg,用它替代传统的金属飞轮具有很大优越性。