大型水平軸風(fēng)力機剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)動力特性分析.pdf

1、風(fēng)能是目前最有開發(fā)利用前景的一種新能源，對風(fēng)能的利用主要是用來發(fā)電，為了最大限度的獲取風(fēng)能，風(fēng)力發(fā)電機組正朝著大型化方向發(fā)展，葉片、塔架等結(jié)構(gòu)尺寸的不斷增大，增加了風(fēng)力發(fā)電機組構(gòu)件的柔性。為了保證風(fēng)力發(fā)電機組的安全運行，要對風(fēng)力機的各部分及整機進行動力分析，確保風(fēng)力機在工作過程中各構(gòu)件之間及對風(fēng)荷載的激振力都不會產(chǎn)生共振。
　　 本文分析了國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)的研究現(xiàn)狀，應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學(xué)理論對風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)的動力特性進行了研

2、究。并采用有限元軟件ANSYS，以某款1.5MW大型水平軸風(fēng)力機為例，采用殼單元模擬薄壁結(jié)構(gòu)的塔架和葉片，輪轂簡化為質(zhì)量點，用剛性桿分別與葉片和機艙連接，機艙和基礎(chǔ)分別用實體單元模擬，樁基用彈簧單元模擬，塔架底部與基礎(chǔ)和塔架頂部與機艙的連接分別采用多點約束(MPC)方法模擬，建立了水平軸風(fēng)力機的有限元模型，對風(fēng)力機進行了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動力分析。分析了風(fēng)力機動態(tài)響應(yīng)下的工作狀態(tài)，為風(fēng)力機的動態(tài)設(shè)計提供了理論依據(jù)。主要工作如下:

3、
　　 1.建立了葉片的有限元模型，分析了葉片的前四階固有頻率及振動模態(tài)。
　　 2.建立基礎(chǔ)-塔架的有限元模型，研究了機頭質(zhì)量及樁基不同方向剛度的變化對風(fēng)力機塔架固有頻率的影響，證明機頭質(zhì)量對風(fēng)力機低階頻率影響較大，樁基不同方向的剛度變化對風(fēng)力機各階頻率影響各有不同，當(dāng)樁基剛度達到一定數(shù)值后，其對風(fēng)機塔架的影響趨于平緩。
　　 3.進行了諧響應(yīng)分析，得出機頭及塔架不同位置在不同激振頻率下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。