海上風機系統(tǒng)載荷仿真及輪轂的優(yōu)化設計.pdf

1、近年來，國內外紛紛掀起發(fā)展海上風電項目的熱潮。海上風電機組作為海上風力發(fā)電項目的重要組成部分，被人們和專業(yè)技術人員普遍關注的是其性能的改進。海上風電機組的機械部分主要包括輪轂、主軸、增速箱、發(fā)電機、塔筒等。輪轂是海上風電機組連接葉片和主軸的關鍵零部件，其性能的提高將對整機性能的改善起到積極作用。
　　針對目前海上風機裝機規(guī)模日益增長，而國內相關理論研究還不能有效的指導海上風機發(fā)展的現(xiàn)狀。本文著重研究海上風電機組系統(tǒng)的載荷仿真，在載

2、荷仿真的基礎上，對輪轂進行有限元分析及優(yōu)化設計，為輪轂的設計及優(yōu)化提供一種從載荷計算到強度分析的方法，對海上風機其他零部件的分析具有借鑒和指導意義。
　　在載荷仿真中，結合GL標準對風和波浪進行分類，共分956種極限工況和66種疲勞工況，對相應的風況和波浪進行仿真，對各個工況進行載荷仿真，力爭模擬出接近實際的風機載荷。該部分提供了一種計算海上風機載荷的方法，得出整個風機系統(tǒng)的載荷，為風機關鍵零部件的有限元分析和優(yōu)化設計提供了載荷依

3、據(jù)。
　　輪轂的有限元分析主要是利用Pro/E和ANSYS Workbench的良好軟件接口及ANSYS Workbench強大的有限元分析能力，運用載荷仿真的結果對輪轂進行極限強度分析和簡單的疲勞強度分析，結果滿足強度要求，從而驗證輪轂設計的合理性。
　　基于輪轂成本和風機整個結構的考慮，輪轂存在過重的缺陷，因此需要對輪轂進行優(yōu)化設計。輪轂優(yōu)化設計的主要內容是，在滿足強度的前提下對輪轂進行減重。主要方法是，對輪轂的設計變量