水平轴风力机塔筒涡激共振疲劳分析

利用梁单元对水平轴风力机塔筒进行有限元离散建模,基于塔筒不同安装状态时的固有频率和振型计算,分析了塔筒涡激共振,计算了发生涡激共振时临界风速下的塔筒最大振幅和惯性力。以某3.0MW风力机塔筒为例,利用名义应力法计算涡激共振产生的塔筒惯性力矩和疲劳损伤,分析了需要避免的塔筒安装状态。结果表明,本文计算模型简便有效,能较快地预测涡激共振对塔筒疲劳特性的影响,从而为风电机组塔筒设计和安全吊装提供了理论依据。     

风电机组高柔塔二阶涡激振动特性研究

针对现有风电机组涡激振动研究侧重于无顶部质量刚塔的一阶涡激振动,忽视有顶部质量高柔塔的二阶涡激振动的不足,开展高柔塔二阶涡激振动特性研究。首先,基于GH Bladed软件建立高柔塔风电机组模型,并通过模态分析得到高柔塔二阶固有频率及模态振型;然后,基于涡激振动相关标准,计算二阶涡激振动作用时各高度处的惯性力;最后,以某型2 MW高柔塔风电机组为研究对象,进行二阶涡激振动特性分析,并与一阶涡激振动特性进行对比。结果表明,高柔塔一阶涡激振动造成的影响较小,可忽略不计;二阶涡激振动易导致塔筒强度不足,存在较大的倒塔风险。     

大型水平轴风力机塔筒涡激振动焊缝疲劳分析

为了实现大型水平轴风力机塔筒在涡激振动下的抗疲劳设计,提出综合GL 2010认证规范、德国标准等的校核方法。分析对比有限元法和GH Bladed软件下的塔筒动态固有特性结果。基于DIN 4133标准,分析得到涡激振动下的塔筒截面惯性力和附加弯矩。采用工程算法计算得到塔筒截面应力变程,推导涡激振动引起的疲劳损伤表达式。以某2.0 MW水平轴风力机塔筒为对象,计算不同方案下的疲劳损伤值,分析沿塔筒高度方向的损伤分布规律。为风力机塔筒涡激振动引发的疲劳损伤分析提供实用分析方法。     

低风速型风电机组高柔塔筒涡激振动疲劳损伤评估

为实现低风速型风电机组高柔塔筒抗疲劳设计，以某140 m柔塔机组为研究对象，采用欧盟标准EN 1991-1-4推荐的有效相关长度法和频谱模型法，开展涡激振动疲劳损伤评估。基于有限元法建模获取结构固有模态属性；由疲劳应力-寿命（S-N）曲线、风速瑞利分布和Miner法则推导塔筒疲劳应力范围和损伤规则；对比分析柔塔与刚塔两类机型临界风速分布和焊缝疲劳损伤分布。结果表明：柔塔更易激发二阶涡激振动，二阶涡激载荷显著增大，其损伤对不同风场条件（年平均风速、风切变）极为敏感；在6.5 m/s设计风速下，45%～85%塔筒高度处疲劳损伤均超过IEC 61400-6塔架与基础设计要求20年损伤限值0.1，存在疲劳破坏风险，须考虑加阻措施或优化结构设计。     

考虑时变气动阻尼的风电机组塔筒地震响应分析

为了分析时变气动阻尼对风电机组塔筒地震响应的影响,首先分析了塔筒所承受的地震载荷和气动载荷,然后基于气动载荷和相对风速之间的导数关系推导了塔筒前后和左右方向上的时变气动阻尼计算方法,将地震加速度和时变气动阻尼引入到塔筒动力学运动方程中并进行时域求解,以某2.0MW风电机组塔筒为例进行地震响应计算,分析了影响气动阻尼大小的翼型气动特性,并着重研究了地震作用下时变气动阻尼对塔顶振动位移的影响程度,为风电机组塔筒抗震设计提供一定参考。     

基于CFD的风电机组塔筒通风散热数值模拟及优化分析

风电机组变压器内置塔筒是一种新型的布置方式,但不可避免地带来运行发热量大、增加塔筒空气环境温度等问题.鉴于此,采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术对内置变压器的塔筒双层原机械通风散热系统进行了数值模拟研究,通过分析计算结果的速度场和温度场,指出原方案的不足,并在此基...     

汽轮机部分进汽试验台振动数值分析

针对汽轮机部分进汽试验台建立三维计算模型,通过有限元方法对不同工况下汽轮机组的振动情况进行数值分析,并通过在基频下实验与模拟结果的比较,验证了数值计算的正确性,同时给出了在倍频上没有出现振动的原因。计算结果表明:不同工况下,转速、进口总压对激振力引起的基频振动都有较强的影响;随着进口总压的上升,机组在基频上的振动将加强,同时也要关注高频激振力引起的高频振动。计算的结果为机组的安全运行提供了有价值的数据。     

基于有限元方法的风电机组塔筒及法兰优化设计

采用有限元软件ANSYS以某型76m高风电机组塔筒为基础,运用形状优化和尺寸优化,优化设计出该风电机组66m塔筒,同时对优化后的方案进行了校核,保证新设计塔筒满足强度、振动要求;采用ANSYS Workbench中的多目标优化工具Design Explorer/VT结合结构优化理论,对新设计66m风电机组塔筒中部连接法兰进行了优化,根据实际要求建立优化分析模型,以满足强度要求且使用材料最少为优化目标,通过计算得到了满足设计目标的最优方案,相比原始方案,优化后的法兰内表面和过渡圆角的应力分布更加均匀,并且总质量比起原始方案减少了780kg,优化效果显著。     

大型风电机组塔筒应力监测点的选取与预警

针对大型风电机组塔筒应力监测缺失的情况,提出基于ANSYS软件应力点的选取和person相关系数法与灰色神经网络相结合的塔筒应力预警方法。通过软件分析和现场实验,研究风电数据和塔筒应力的关系并进行塔筒预测,并首次应用到风电机组塔筒监测中。通过实例分析验证,结果表明,该方法能够有效地进行塔筒应力监测,为风电机组塔筒的检测提供依据。     

超大功率风力发电机组塔筒屈曲分析

以某型8 MW风力发电机组塔筒为对象,采用有限元方法开展超大功率风力发电机组塔筒屈曲特性分析。建立塔筒门洞段有限元模型,研究门框对塔筒屈曲稳定性的影响,结果表明：门洞加框能提高塔筒屈曲稳定性。为进一步提高塔筒屈曲稳定性,提出塔筒内壁设置加强筋的强化设计方法,研究加筋数目、加筋尺寸与塔筒屈曲稳定性的作用规律,结果表明：环筋数目为2、加筋尺寸为160 mm×18 mm时,加强方案最佳,塔筒的1阶屈曲特征值可提高55%。对带加强筋塔筒开展非线性屈曲分析,结果表明：塔筒临界屈曲载荷计算时不能忽略材料塑性、几何非线性以及初始缺陷的影响;初始缺陷程度的增加会导致塔筒临界屈曲载荷急剧下降,塔筒制造时应尽量降低初始缺陷程度。