大型水平軸風(fēng)力機(jī)剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析.pdf

1、風(fēng)能是目前最有開(kāi)發(fā)利用前景的一種新能源，對(duì)風(fēng)能的利用主要是用來(lái)發(fā)電，為了最大限度的獲取風(fēng)能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)組構(gòu)件的柔性。為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，要對(duì)風(fēng)力機(jī)的各部分及整機(jī)進(jìn)行動(dòng)力分析，確保風(fēng)力機(jī)在工作過(guò)程中各構(gòu)件之間及對(duì)風(fēng)荷載的激振力都不會(huì)產(chǎn)生共振。
　　 本文分析了國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，應(yīng)用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性進(jìn)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(jī)為例，采用殼單元模擬薄壁結(jié)構(gòu)的塔架和葉片，輪轂簡(jiǎn)化為質(zhì)量點(diǎn)，用剛性桿分別與葉片和機(jī)艙連接，機(jī)艙和基礎(chǔ)分別用實(shí)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(jī)艙的連接分別采用多點(diǎn)約束(MPC)方法模擬，建立了水平軸風(fēng)力機(jī)的有限元模型，對(duì)風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動(dòng)力分析。分析了風(fēng)力機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)下的工作狀態(tài)，為風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)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(dòng)模態(tài)。
　　 2.建立基礎(chǔ)-塔架的有限元模型，研究了機(jī)頭質(zhì)量及樁基不同方向剛度的變化對(duì)風(fēng)力機(jī)塔架固有頻率的影響，證明機(jī)頭質(zhì)量對(duì)風(fēng)力機(jī)低階頻率影響較大，樁基不同方向的剛度變化對(duì)風(fēng)力機(jī)各階頻率影響各有不同，當(dāng)樁基剛度達(dá)到一定數(shù)值后，其對(duì)風(fēng)機(jī)塔架的影響趨于平緩。
　　 3.進(jìn)行了諧響應(yīng)分析，得出機(jī)頭及塔架不同位置在不同激振頻率下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。