基于Adams的风力发电机偏航系统动力学仿真

在多体动力学软件Adams中建立了风力发电机的模型,包括:偏航电机、偏航齿轮机构、偏航制动器、机舱、塔筒等。通过对风力发电机模型的动力学仿真分析判断偏航电机的位置布置是否合理,判断正常工作下,允许偏航电机的失效数目,为偏航系统的结构设计和电机等选型提供了理论依据。     

风力发电机滚动轴承多体接触有限元分析

以风力发电机圆柱滚子轴承为对象,利用有限元法对其静力学和动态特性进行分析研究,建立了滚动轴承多体接触几何及有限元力学模型,分析了不同载荷、不同滚子数目及空心度的变化对应力和变形的影响规律,最后,进行了滚动轴承的有限元模态分析。相关方法和结论为风力发电机滚动轴承的设计制造及相关接触问题的进一步研究提供了科学依据和基础数据。     

达里厄型风力发电机气动性能研究

主要研究了翼型、雷诺数和实度对达里厄型风力发电机效率和气动性能的影响。为了提高达里厄型发电机的效率和气动性能,借助MATLAB矩阵实验室平台,选择对称翼型NACA0018、NACA0012作为比较对象,设计气动计算模型相关程序,计算出风力发电机功率系数随叶尖速比变化的规律。并以此为基础,通过改变初始化参数,总结各种参数改变时对达里厄型风力发电机气动性能的影响规律,最后得到提高达里厄型风力发电机气动性能和效率的最佳参数,可为达里厄型风力发电机的优化及更深入的研究提供参考。     

大型风力发电机传动链多柔体动力学建模与仿真分析

为防止大型风力发电机运转过程中发生共振破坏危险,提出一种基于多柔体系统动力学模型的时/频域综合共振甄别方法。根据GL2010规范建立某机型MW级风力发电机传动链多柔体动力学仿真模型。进行三种复杂度级别建模方案对比,根据频率覆盖范围判定最优建模方案。通过零部件柔性、轴承刚度和齿轮啮合柔性等实现传动链多柔体动力学精确建模,运用该模型绘制和分析其坎贝尔图、能量分布图和快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)图,结合时/频域综合甄别危险共振点。通过理论计算和第三方软件两种途径进行模型验证。研究结果表明,多柔体建模方案能更深入更全面地描述复杂系统的动态特性,避免简化仿真模型造成的频率限制,该机型传动链在固有频率9.86 Hz和206.27 Hz上存在危险共振点,响应零部件为齿轮箱箱体和二级大齿轮轴,值得关注,仿真分析结果与理论计算结果和第三方软件计算结果吻合。     

基于FLUENT风速模型的建立研究

通过对风力发电机的研究文献进行调研,了解到目前风力发电机的气动特性研究主要集中在叶片二维翼型的优化、转子附近流场的分析、叶片的空气动力特性及风机的尾流影响等方面,对风力发电机的整机流场的气动特细研究的不多。研究方法主要包括空气动力学理论、风洞试验以及计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)数值模拟。     

壁面参数对垂直轴风力发电机流体仿真的效果分析

在风力发电机的空气动力学性能仿真中,网格划分对仿真结果具有较大的影响。针对这一问题,对垂直轴风力发电机进行二维数值模拟。通过改变网格的疏密程度来改变叶片附近壁面参数Y+,获得不同的流场特性,得出壁面参数Y+对于垂直轴风力发电机空气动力学性能仿真的影响,为后续的研究提供参考。     

风力发电机的造型设计

通过对风力发电机的形态设计学研究、空气动力学方面的研究以及机舱内的人机工程学研究从而设计出不仅造型美观而且能提高整体运行的效率、使用寿命的风力发电机。     

随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动载荷计算及统计分析

针对风力发电机齿轮传动系统在随机风作用下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立考虑外部随机风载及内部齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度及综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力。结合有限单元法和赫兹接触理论,得到关键零部件的应力时间历程,采用雨流计数法对应力时间历程进行统计分析,得到传动系统各关键零部件承受载荷的应力谱及概率分布函数。研究结果为风力发电机齿轮传动系统的动态可靠性分析和疲劳寿命预测奠定基础。     

叶片安装误差引起的不平衡质量对风力机塔架振动的影响

利用ANSYS建立了塔架的柔性体模型,并对其进行了模态分析,同时在考虑叶片安装误差引起的不平衡质量的基础上,利用ADAMS建立了把塔架作为柔性体的风力发电机系统的柔性体模型,研究了风速变化和变桨引起的风力发电机塔架上方各部件重心的变化对塔架振动的影响,得到了基于上述因素综合作用下的振动分析和动载荷分析结果,为塔架的优化设计提供了更准确的依据.     

变风速运行控制下风电传动系统的动态特性

基于齿轮系统动力学的方法对风电传动系统进行研究。运用基于自回归模型的线性滤波法(Auto-regressive,AR)建立的风速模型对实际风场的随机风速进行模拟;根据风力发电机在实际情况中的运行控制策略获得风力发电机齿轮传动系统的时变输入转矩激励;综合考虑风力发电机齿轮传动系统中各个齿轮副的时变啮合刚度、各个滚动轴承的刚度、各个轮齿综合啮合误差等内部激励,采用集中参数质量法建立风力发电机齿轮传动系统的耦合动力学模型;在此基础上建立风力发电机齿轮传动系统的动力学微分方程并进行仿真计算,分别求解风力发电机齿轮传动系统的固有频率、振动响应、动态啮合力和滚动轴承动态轴承力。研究结果为风力发电机传动系统的动态性能优化设计和可靠性设计奠定了基础。     

风力机结构动力学新模型与动态响应求解计算

由于风力机所受风力来流的随机性和风力机结构的复杂性,风力机在随机风载荷下的动力学行为分析一直是风电行业急需解决的难题之一。采用刚体有限元法,将柔性塔架与叶片通过刚体单元与弹性阻尼节点进行离散,建立了风力发电机结构动力学新模型,利用模态叠加原理与Newmark法对动态特性进行了求解计算,编制相应的MATLAB仿真程序。以某型NERL 1.5MW风力发电机组为例,研究了固有频率及振型,湍流风条件下的位移、速度响应。计算结果同风力机软件GH-Bladed数据对比。结果表明:刚体有限元法建立的动力学模型准确可靠,适用于风力发电机的动力学分析计算。     

风力发电机结构件动力学特性分析

在设计风力发电机结构件时,需要考虑结构件的动力学特性,确保结构可靠。应用有限元分析法对风力发电机结构件进行了定子模态分析、转子模态分析和整机模态分析,同时进行了风力发电机结构件的电磁振动分析。通过模态分析和电磁振动分析等动力学特性分析,可以避免风力发电机结构件在运行过程中出现振动超标、共振等恶劣情况。     

阻力型垂直轴风力发电机风轮结构的优化设计

为了解决传统阻力型垂直轴风力发电机存在的风能利用率偏低、起动性能欠佳等问题,对其风轮结构进行优化设计。在分析问题成因的基础上,基于结构力学和空气动力学原理,通过采用半圆筒叶片、四分之一圆筒屏障板,优化风轮转轴、叶片布局、叶片相对尺寸等措施对风轮及其辅助装置进行结构上的改进,得到阻力型垂直轴风力发电机风轮模型。样机对比实验表明,改进后的阻力型垂直轴风力发电机的风能利用率得到提升,起动性能明显改善。     

基于深度残差收缩网络的风力发电机齿轮箱故障诊断

提出了一种基于深度残差收缩网络的风力发电机齿轮箱故障诊断方法。首先，通过齿轮箱动力学模拟实验平台采集9种工况下的8种故障的振动信号；其次，对所采集的信号进行数据预处理，将其输入至深度残差收缩网络中训练；最后，利用反向传播算法不断优化网络参数，实现变工况下风力发电机齿轮箱故障的识别与分类。实验结果表明，所提方法在变工况场景下，可有效提取齿轮箱的故障特征并具有较高的识别准确率，证明了其在风力发电机齿轮箱故障诊断方面的可行性及有效性。     

基于动力学的风电增速箱多级齿轮传动系统可靠性评估

针对风力发电机齿轮传动系统在变风速工况下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立了考虑外部随机风载及内部轮齿时变啮合刚度、轴承时变刚度、综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到了各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力,并求得齿轮的使用系数、齿轮和轴承的载荷系数。在此基础上,建立了基于动力学的风电齿轮传动系统可靠性评估模型,并求得了各零件及传动系统的可靠度,较全面地评价了随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统的可靠性,为风力发电机齿轮传动系统可靠性设计和动态优化奠定了基础。     

基于结构可靠性分析的风力发电机主轴优化设计

基于ANSYS软件的参数化语言APDL,以结构尺寸参数为变量,建立兆瓦级风力发电机主轴的参数化有限元模型,并得到主轴有限元分析的命令流文件,在此基础上,利用数据优化软件ISIGHT联合ANSYS软件对风力发电机主轴进行实验设计(Design of Experiment,DOE),分析出各尺寸参数对风力发电机主轴最大工作应力的影响,选取影响较大的5个尺寸参数,利用ISIGHT软件的近似建模功能,建立风力发电机主轴最大工作应力和尺寸参数之间的二阶近似响应面模型。根据得到的响应面模型,通过MATLAB软件,编制风力发电机主轴静强度可靠性计算程序。最后,通过ISIGHT软件的优化模块,在保证主轴结构可靠度符合要求的情况下,对风力发电机主轴的尺寸参数进行了优化设计。优化结果显示,选用MISQP优化算法优化效果最好,优化后风力发电机主轴体积减少了2. 47%。     

风力发电机叶片三维模型重构及气动特性分析

风力发电机叶片形状直接影响风力发电机气动性能,根据风力发电机叶片特点规划测量路径,采用三坐标测量机（CMM）对风力发电机叶片表面进行测量,提取表面的三维点云数据.对点云数据进行分组和处理,在Pro/E中生成叶片的三维几何模型.在Fluent软件中对叶片翼型进行了不同攻角的气动特性分析,得到了不同攻角下的流场分布情况.     

基于协整分析的风电机组状态监测方法

针对风力发电机组SCADA系统受到环境及运行等因素影响[1],常常发生故障漏报和误报等问题,提出一种基于协整计算的风力发电机SCADA非平稳数据分析方法。风力发电机SCADA数据经协整计算可以获得附带风力发电机状态信息的残差,通过分析该协整残差可实现风力发电机的状态监测。取内蒙古包头市固阳县某风场1.5 MW双馈风电机组所采集的SCADA数据为研究对象,利用部分非平稳数据建立协整模型,并用一组正常运行数据以及一组已知齿轮箱故障数据对模型进行验证,结果表明,所提方法可有效抑制SCADA数据中由环境和运行引起的响应,准确识别风力发电机的运行状态,简单有效的实现风力发电机的状态监测.     

基于动力学的风力发电机齿轮传动系统模糊可靠性评估

针对风力发电机齿轮传动系统在变风速工况下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立考虑外部随机风载及内部轮齿时变啮合刚度、轴承时变刚度及综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮)轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力。在此基础上,利用有限单元法、赫兹接触理论和数理统计理论得到了传动系统各齿轮和各支承轴承的动态接触力的概率分布,基于应力)强度干涉理论建立风力发电机齿轮传动系统关键零部件的模糊可靠性模型,并计算了关键零部件及系统的模糊可靠度。     

柔性车体与构架对车辆振动响应的影响分析

文中为在车辆多体动力学仿真中将车体和构架考虑成柔性体,使用有限元子结构分析,对车体和构架有限元模型进行缩减。通过刚柔耦合多体动力学仿真,获得车辆线路实际测点处振动加速度响应,并与实测数据进行对比,研究柔性车体与构架对车辆振动响应的影响。研究结果表明：相对于多刚体动力学模型,将车体和构架柔性化处理后进行仿真,车辆在更多频率处的振动响应会增大,计算得到的测点振动加速度均方根值也更大,与实测数据更接近,证明了在进行车辆系统动力学分析时将车体和构架考虑为柔性体的必要性。