基于有限元法的索塔式風機塔架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與分析.pdf

1、塔架作為風力發(fā)電機的主要支撐結(jié)構(gòu)，將風輪抬升到工作高度獲得驅(qū)動發(fā)電機的能量。塔架重達百余噸，隨著風力發(fā)電機功率的不斷提高，塔架的重量也在隨之增加。有關(guān)資料顯示，風力發(fā)電機塔架的制造成本至少占總成本的18％。近年來，我國加大了風力發(fā)電的投入，年裝機容量不斷提高，風力發(fā)電技術(shù)尤其是海上風電技術(shù)得到發(fā)展，作為風力發(fā)電大國，在保證塔架安全性能的前提下，研究新型塔架，優(yōu)化塔架結(jié)構(gòu)，降低塔架制造成本，對降低風力發(fā)電成本具有重要意義。
　　本文

2、以某實際項目在國內(nèi)主流1.5MW水平軸風力發(fā)電機傳統(tǒng)圓錐式塔架的基礎(chǔ)上設(shè)置預應力拉索的索塔式塔架為研究對象，采用大型有限元分析軟件ANSYS對索塔式塔架在五種工況下進行進行了靜強度分析；對塔架在三種工況下進行了穩(wěn)定性分析以及動力特性分析，得到索塔式塔架結(jié)構(gòu)在各工況下的力學性能指標都符合相關(guān)規(guī)范的要求。
　　利用ANSYS的優(yōu)化模塊對塔架結(jié)構(gòu)的塔架壁厚進行優(yōu)化了設(shè)計，得到優(yōu)化后的塔架結(jié)構(gòu)模型，在質(zhì)量較小的同時，塔架的應力分布更趨于均

3、勻，塔架的各項指標相應都符合設(shè)計要求，同時，塔架的一階頻率減小，塔架的剛度減小，穩(wěn)定性得到增強。
　　將不同批次的拉索預張力塔架模型的相關(guān)指標進行對比，得到拉索預張力與塔架頂端最大位移值的線性關(guān)系和拉索預張力與塔架上下部最大應力值的線性關(guān)系，說明本文中研究的索塔式風機塔架結(jié)構(gòu)剛度較大。
　　對索塔式塔架拉索的布置進行了優(yōu)化分析，得到索塔式風機塔架拉索在相同高度下一層布置時受力性能更優(yōu)塔架結(jié)構(gòu)；索塔式風機塔架拉索在相同根數(shù)一層