典型输电塔平均风荷载和响应研究

高耸输电塔所受的风荷载是其结构设计的控制荷载．输电塔为空间桁架结构,塔头结构形式尤其复杂,很难用精确的理论方法对其所受风荷载及响应进行分析．首先介绍了输电塔分段刚性模型的风洞测力试验,随后又建立了输电线路典型设计中最常用的2种输电塔有限元模型,利用风洞试验数据对其进行平均风加载,得到不同情况下2种塔型的位移响应,并对这2种塔型的响应进行了对比和分析,得到了有关典型输电塔结构平均风荷载响应的一些结论．     

风致输电塔线体系振动研究进展

从对风场的模拟、塔线体系的模型、风致塔线体系动力特性及响应、塔线体系的风致振动控制等方面进行广泛的综合论述,为输电塔线体系的风致振动控制的研究提供参考。     

单回路500kV输电塔风致响应参数分析

首先,对典型单回路500kV高压输电塔进行了有限元模态分析;然后,利用基于非定常风荷载的风致动力响应频域分析方法,对单回路高压输电塔风致响应进行了参数分析;最后,详细探讨了参振模态数目、模态交叉项、结构阻尼比等参数对响应的影响。结果表明:输电塔上部节点考虑前三阶整体振型(两水平向侧弯和扭转)就能保证足够高的位移计算精度;参振模态数目对加速度响应值有较大的影响,随模态阶数的增加,加速度响应单调增大;基底弯矩主要由各方向一阶侧弯振型贡献。输电塔对阻尼比的变化敏感,随着阻尼比的增大共振响应明显减小,阻尼比对响应低频部分的影响基本可以忽略。此外,在单回路酒杯型输电塔频域响应分析中,可不考虑模态交叉项的影响。     

基于气弹模型风洞试验的输电塔气动阻尼研究

输电塔挂线和不挂线情况下的气动阻尼比是精确进行其风振响应评估的重要参数。基于完全气弹模型风洞试验测试得到的位移与加速度响应时程,结合使用经验模态分解法(empirical mode decomposition,简称EMD)、小波分析和随机减量方法(random decrement technology,简称RDT)以及Hilbert变换识别了输电塔在挂线和不挂线情况下各阶振型结构阻尼比和气动阻尼比,分析输电塔在挂线和不挂线情况下结构阻尼比和气动阻尼比的变化规律。结果显示,输电塔挂线时的结构阻尼比比不挂线情况要大;输电塔的气动阻尼比随各阶振型频率的增加而减小,随着风速的增加而增加。最后,采用最小二乘法拟合得到了在试验风速条件下气动阻尼比的经验公式。     

风电行星齿轮系统变载荷激励动力学模型及其响应特性

针对风电行星齿轮系统变载变速的运行特点,通过分析系统构件为刚体和弹性体时的受力情况,应用运动合成原理,提出了变载荷激励下行星齿轮系统动力学模型的建立方法,并推导出系统的运动微分方程。在此基础上,分析了行星齿轮系统的内外部激励因素及其对系统动载荷和动载系数的影响机理。计算并分析了某MW级风电行星齿轮系统的动态响应,结果表明：系统的时变啮合刚度和时变轴承刚度主要影响响应频率的数值大小和系统的振动能量;外部变载荷使响应频率中存在明显的低频成分,并影响各阶振动间的能量分配;齿轮啮合力的动载系数主要受到外部变载荷的影响,而轴承力的动载系数同时受到系统内部激励和外部激励的影响。研究结果为风电齿轮箱的疲劳寿命分析和动态优化设计奠定了基础。     

敞开型大跨度屋盖结构风振响应的风向效应

基于刚性模型风洞试验,在不同风向角下对巴哈马国家体育场结构的表面风压进行了测量,根据模型测压结果,对模型的表面风压分布特点与机理进行了分析.在计算出屋盖平均风荷载作用下响应的同时,根据随机振动理论并结合结构的整体有限元模型,编制程序计算了屋盖结构的风振响应.计算与分析表明,对于敞开型大跨度屋盖,在不同的风向条件下由于建筑物的干扰效应不同,引起气流绕屋盖结构所形成的风场有着很大的不同,风向不仅影响结构在平均风荷载作用下的响应,也影响结构在脉动风荷载作用下的风振响应,因此对此类屋盖结构进行抗风验算与评估时应充分考虑风向的影响.     

基于HFFB试验的结构广义荷载与风振响应分析

采用高频测力天平风洞试验技术得到的结构基底弯矩和扭矩进行结构风振响应分析时,只能考虑横向线性振型和扭转向常数型振型,忽略了结构高阶振型对结构响应的贡献。在分析高频测力天平风洞试验测试数据的基础上,以修正线性(常数型)振型广义荷载谱方法为依据,推导得到了结构横向和扭转向各阶振型广义荷载谱。同时,利用此各阶振型广义荷载谱进行了3种典型的格构式高耸结构气弹模型风振响应评估。通过比较气弹模型风洞试验结果和计算结果可知,当考虑振型修正、高阶振型和气动阻尼比后,计算结果与试验结果吻合较好,验证了推导得到的高阶振型广义荷载谱的准确性。     

基于ADAMS的一种风洞试验平台刚柔混合多体建模研究

提出了一种基于3-RPR平面机构混合型风洞试验平台,详细地介绍了如何使用SolidWorks对其进三维建模,并在SolidWorks中将三维模型转化成Parasolid文件导入ADAMS中,然后在ADAMS中,建立了风洞试验平台的柔性体虚拟样机模型,为进行风洞试验平台的运动学与动力学仿真奠定基础。     

某无人直升机吹风试验的固定机构设计与分析

为保证风洞试验设备的安全,吹风对象固定机构的强度和刚度要满足要求。利用CATIA建立某无人直升机风洞吹风试验固定机构的三维模型,基于ANSYS软件模拟该无人直升机吹风试验的典型工况,得到固定机构在典型工况下的应力和变形值,确定固定机构的设计方案。这种CAD/CAE一体化的设计,能较大提高设计效率,为其他结构设计提供借鉴。该固定机构已经安全应用于某无人直升机的吹风试验。     

内外压分别作用下冷却塔风振系数对比研究

现有冷却塔规范和文献中关于风振系数的研究和取值建议均针对外表面风荷载作用,并认为内压作用下风振系数与外压作用下的数值一致,这无法真实反映冷却塔内压引起的风振效应。为对比研究内、外压分别作用下超大型冷却塔结构的风振特性及风振系数,以国内某在建超规范限值高210m间接空冷塔为研究对象,首先,进行刚体同步测压风洞试验获取内、外表面平均和脉动风荷载;其次,建立塔筒-支柱-环基一体化有限元模型,采用完全瞬态法对超大型冷却塔在内、外压分别作用下的塔筒风振响应和风振系数进行了精细化计算分析,探讨了以塔筒径向位移、子午向轴力、Von Mises应力和环向弯矩4种典型目标响应下的风振系数取值标准,提炼出超大型冷却塔内、外压作用下的一维、二维和三维风振系数分布规律;最后,分别给出了此类超大型冷却塔内、外压作用下风振系数的取值建议和二维拟合公式。主要结论可为此类超大型冷却塔风振系数的精细化取值提供科学依据。     

基于有限元法水平轴风力发电机塔架的静态分析

利用有限元方法并借助于有限元分析计算软件对塔架进行静强度分析,精确地计算出在极限载荷情况下塔架的应力应变及位移状况,并且验证了塔架同时满足强度和刚度要求,为风力机塔架的结构动态设计提供有效的理论依据。     

直流式低速风力试验平台的设计改进

搭建设计直流式风力试验平台,使用皮托管在试验段不同位置及不同深处进行风流的速度,压力及温度测试,并采用蜂窝器和整流网对平台的流场品质进行改进,对于风流的均匀性及稳定性进行测试及比较,结果表明,改进后的直流式试验平台具有良好的风流流场,具备开展小模型的吹风试验的基本条件。     

基于有限元结构动力学模型的塔架振动分析

为深入了解风机塔架的动态特性,并解决运行过程中的塔架振动问题,研究了塔架有限元动力学方程的建模方法,建立了塔架动力学方程; 依据动力学方程,研究了塔架模态的求解方法,得到了塔架基础刚度、塔架质量及塔架刚度对塔架模态的影响趋势,为风机塔架制造、安装过程提供理论参考依据。并依据动力学方程,研究了塔架动力学相应的求解过程,进而设计了基于塔架激励减缓的多目标变桨控制方法,仿真和风场实验结果表明,此方法可有效减小塔架振动告警,减小风机停机次数,从而提高发电量。     

基于有限元理论的某750kW塔筒-基础动力特性分析

建立750kW风力机组塔筒-基础的有限元模型,采用分块Lanczos法对模型的模态进行了分析,在得到了模型的固有频率和振型的基础上,对风轮旋转诱发塔筒的共振进行了分析。研究结果表明,风轮旋转不会引起塔筒与风轮共振。