风力机塔架的振动特性研究

利用有限元分析研究了风力机塔架的动态特性及影响因素,如结构设计和所受载荷分布特点,确定适合的有限元模型和划分网格的方法,并验证分析结果;根据塔架静荷载和风荷载的特点,计算风力机锥筒型塔架的固有频率,并分析塔架产生共振的可能性;研究三种有意义的振动模态侧向弯曲模态、前后弯曲模态和扭转模态,通过塔架的振型曲线分析塔架的动态性能,为风力机塔架的结构动态设计提供有效的依据.     

风力机塔架在风-地震作用下的动力响应

为了获得水平轴风力机塔架在风-地震联合作用下的动力响应,首先推导了风力机塔架在风-地震联合作用下的动力学运动方程,并对塔架所受外部激励进行了详细的分析。通过对某3.0 MW风力机塔架动力响应进行计算,获得了风力机塔架在风-地震联合作用下的塔架顶部振动位移和塔架底部的载荷,分析了地震对塔架的影响程度,这些计算和分析对处于地震区域的风力机设计具有参考意义。     

基于塔架-叶片耦合模型风力机全机风振疲劳分析

以某5 MW特大型风力机为例,提出了风力机全机结构风振疲劳的时域分析方法。采用谐波合成法和改进的叶素-动量理论产生了风力机运营状态的气动载荷,对风力机塔架-叶片耦合结构进行了非线性风振时域分析。基于时程结果并结合线性累积损伤理论对风力机全机关键部位的风振疲劳寿命进行了预测,该方法充分考虑了风剪切、塔影、尾流影响、塔架-叶片之间的气动和模态干扰作用、叶片旋转效应的影响。算例分析表明,该文预测方法可有效估算水平轴风力机全机结构的疲劳损伤问题,相关研究结论可为超大型风力机全机结构的疲劳寿命预测提供科学依据。     

钢塔架在风荷载作用下的受力与变形

本文利用有限元计算程序，对高层建筑上安装的钢塔架在风荷载作用下的受力及变形进行了有限元计算，计算模型中采用了杆单元，梁单元以及边界凶等三种单元形式，通过对计算结果分析，找出该结构存在的设计隐患，为此，对原结构形式进行了改进，收到了良好的较果。     

分段式结构对风力机塔架振动特性的影响分析

针对分段式结构引起的风力发电塔架失稳问题,利用刚体有限元法建立分段式结构三维动力学模型,提取模态分析的前五阶非零模态的振型,研究在湍流工况下分段式塔架连接处内外法兰的振型特性,通过内外法兰的振型与频谱响应对比,分析分段结构对塔架振动特性的影响。结果表明:分段式的外法兰比内法兰各阶振动位移量小,振动变化幅度小,不易发生共振,外法兰的第1阶振型起主导作用,非线性的扭转变形小,该结果可为塔架在运行过程中避免发生共振及失稳现象提供一定的参考。     

失效风电塔架的设计分析

对一座失效风电塔架进行了静强度、动力学分析以及疲劳强度的设计分析,从而指出该风电塔架的失效是由于焊接结构中可能存在缺陷,同时指出风电塔架在疲劳设计中应考虑疲劳载荷的随机性和结构的缺口性。     

关于几种风力发电塔架结构特点及应用

风电塔架是风电机组的重要组成部分,不但承载整个主机、轮毂和叶片的重量,并承受来自叶片的水平风力荷载、设备运转的动力荷载以及各种复杂的交变荷载,风电塔架的结构型式、高低对风电机组的发电效率起到重要作用,开发适合发电机组的塔架是当前风电产业发展的重要课题。     

考虑叶片停机位置大型风力机塔架风-沙致结构响应分析

强风停机状态下叶片位置会显著影响风力机塔架的绕流及稳定性能,尤其在沙尘暴极端天气条件下,沙粒的附着也会影响风的湍流特征并对塔架产生附加冲击力,现有工作均缺乏风-沙耦合作用对大型风力机体系气动性能及结构响应的探索.以南京航空航天大学自主研发的5 MW水平轴风力机体系为对象,以风-沙双向耦合算法为核心,基于CFD技术分别采...     

海上风力塔架结构模型振动台试验研究

目前风力发电技术发展迅速,风电塔架结构作为风机的主要支撑结构,其在地震作用下的安全性十分重要.对于此种三脚架结构还未进行过振动台试验研究,所以该文利用地震模拟振动台试验的方法对海上风力发电塔三脚架结构1 ∶ 20比例模型进行了系列的试验,研究了模型结构的动力特性,以及在加速度峰值0.3g、0.6 g和0.9 g作用下结...     

三峡摆塔式缆索起重机塔架的结构特点

承载索悬挂装置的一对成90°的支承轴,可保证架空部分的零部件不会在塔架摆动时倾斜;塔架底部的径向关节轴承能够避免塔架纵向摆动时产生弯曲应力及补偿塔架的安装位置误差;塔架塔头和顶部的悬挂滑轮支架可绕支承轴摆动,能减小起升索和牵引索从悬挂滑轮绳槽中引出的偏角。     

风荷载的几种模拟方法

中国风电场大多不可避免的建于地震频发地段,在风荷载作用下风机正常工作时发生地震是一概率极大的事件。因此,该文以西北地区某2.5 MW风力发电机为原型,对考虑叶片旋转效应的风电塔架结构在风-震耦合作用下的响应展开研究。利用谐波叠加法生成考虑叶片与塔筒的空间相干性的模拟脉动风速时程;基于叶素动量理论,计算考虑叶片旋转效应的叶轮载荷,并采用尾流模型计算塔筒尾流区塔筒面的载荷;基于有限元软件ABAQUS建立考虑叶片及机舱偏心的集中质量有限元模型并对风力发电塔筒结构在风-震耦合作用下的响应进行分析;探讨了地震输入时刻对于风-震耦合作用下风电塔筒响应的影响。研究结果表明：叶轮旋转效应及尾流对于风荷载的计算影响较大;风-震耦合作用可能使塔顶位移较风荷载单独作用下的小,基底应力接近地震单独作用下的基底应力值;地震动输入时刻对风-震耦合分析有较大影响,建议在设计时予以考虑。     

海上风力发电机组支撑结构动力特性分析

采用欧拉-伯努利梁模型来模拟海上风力发电机组的支撑结构,利用通用有限元软件ANSYS对机组支撑结构进行计算建模。在此基础上,分析了风力发电机组上端结构质量（风轮、机舱等）、整个机组重力以及海水对支撑结构固有频率的影响,并给出瞬态冲击下支撑结构的动力响应历程。计算结果表明,在计算海上风力发电机组支撑结构固有频率时应考虑上端结构质量的影响,可以不考虑重力的影响,而海水对高阶固有频率影响很大;在瞬态冲击下,上端结构质量使得支撑结构响应变得平缓。     

土基海流耦合条件下海上风电场塔架支撑结构动力特性初探

针对海上风力机塔柱支撑结构受到土基、海洋流体作用的复杂特点,开展多介质耦合条件下塔柱支撑结构动力特性研究。在考虑流固耦合基础上,进一步考虑海床土基弹性条件对塔柱结构动力特性的影响。最后得出了水流、土基与塔柱结构三合一综合动力特性分析结果,初步取得了变化规律。研究结果对海上风电场塔架支撑结构的抗振设计及进一步的研究提供了重要基础性参考依据。     

长周期地面运动和SSI效应对风机动力响应的影响

针对建设在软土地基上的大功率风机结构,需要同时考虑长周期地面运动和土-结构相互作用(SSI)的影响.为了全面研究长周期地面运动和SSI效应对风机塔筒结构动力响应的影响,首先基于某1.25 MW变桨距风机结构建立了包含叶片、机舱、塔筒和基础的结构整体有限元模型,并进行了模态分析.其次在世界地震记录数据库中选择了1条普通波...     

一种分段式结构的变桨距垂直轴风力发电机研究

针对国内风电频率不稳定的问题,提出了一种分段式结构的变桨距垂直轴风力发电机方案.简要介绍了该变桨距垂直轴风力发电机的特点,并采用叶素理论和数值仿真方法对其气动性能进行了研究,结果表明此结构的变桨距垂直轴风力发电机在变桨距性能及叶片的强度和刚度方面更加优越,相信将对我国风力发电的发展起到一定的推动作用．     

风力发电高塔系统阵风荷载因子法

给出了风力发电高塔系统阵风荷载因子法。与传统的阵风荷载因子法不同的是,因桨叶/塔体相互作用的存在,风力发电高塔系统阵风荷载因子包含两项共振分量。一般地,风力发电高塔系统包含桨叶和塔体两个子结构,每个子结构都可视为单自由度体系,二者耦合在一块构成两自由度体系。因桨叶和塔体自振频率可能相近,系统响应的共振分量包含了桨叶/塔体耦合系统前两阶振型的贡献。为获得风力发电高塔系统阵风荷载因子的准确值,给出了塔顶位移和基底弯矩阵风荷载因子数值解以及塔顶位移阵风荷载因子精确解。同时,针对桨叶不同转速给出了一系列考虑桨叶/塔体耦合的两自由度体系阵风荷载因子,并与不考虑桨叶/塔体耦合的单自由度体系阵风荷载因子比较,两者有一定的区别。     

基于频域分析垂直轴风力发电机组旋转主轴的风致动力疲劳

使用ANSYS有限元软件研究在风荷载作用下垂直轴风力发电机组(Vertical-axis wind turbine,VAWT)主轴在旋转状态下的风致动力疲劳问题.首先,在频域内,研究在脉动风作用下机组旋转主轴(转速为15.5 m/s)三个关键位置处的风动力响应特性.然后,基于机组旋转主轴风动力响应的计算与分析,对机组旋转主轴进行风致动力疲劳分析,计算其疲劳寿命耗用系数,以评价该机组旋转主轴的工作状况.     

铰接式基础风力机数值程序开发与响应研究EI北大核心CSCD

针对50 m作业水深提出了一种新型铰接式基础海上风力机结构,建立了铰接式基础风力机(AOWT)摇摆运动分析模型。采用空气动力-水动力耦合分析方法,利用MATLAB软件在时域内编写运动控制方程,对风、浪、流不同环境载荷作用下铰接式基础风力机的动力响应进行分析,在此基础上,进一步研究湍流风对风力机整体运动及载荷响应影响。计算结果表明,额定风速海况下,铰接式基础风力机运动及载荷性能良好,满足结构设计要求。相比于定常风情况,湍流风作用下,系统响应均值显著减小,但幅值变化加大,且在低频范围内诱发较大共振。     

长横担输电塔扭转向等效静力风荷载

为研究长横担输电塔扭转向等效静力风荷载的计算方法.以弹簧-多质点模型为基础提出了多自由度扭转向振动方程,并从频域角度对方程进行求解;在考虑一阶扭转振型贡献的基础上,采用惯性风荷载法提出了扭转向等效静力风荷载的计算公式;基于塔架结构顺风向体型系数及准定常理论,对塔架节段的扭转向风荷载谱进行推导;针对直流输电塔特有的几何构...