MW级风力发电机整机气-弹-控耦合联合仿真分析

以某型号MW级风力发电机组为研究对象。利用Aerodyn接口实时计算空气动力载荷,用Matlab/Simulink建立整机变桨控制数学模型。并利用多体动力学仿真软件SIMPACK,基于GL 2010规范在充分考虑各零部件的柔性、齿轮啮合的时变刚度及轴承刚度等因素下建立整机动力学模型。最终实现整机气-弹-控耦合联合仿真分析。该方法可较好地模拟风力机的耦合振动特性和变桨控制过程中风力机性能,为风力机振动特性和控制进行了一次有益探索。     

基于液体阻尼器的风机塔架减振特性

建立调频液体阻尼器(Tuned Liquid Damper, TLD)数值计算模型,利用OpenFOAM二相流动网格方法进行求解,并基于试验数据验证计算方法的有效性。分析TLD减振力与固有频率和激励频率的关系。建立Simapck与OpenFOAM耦合求解方法,对TLD在风机塔架上的布置数量、布置位置和固有频率对风机塔架减振效果的影响进行研究。计算结果表明,当TLD的固有频率等于塔架一阶振动频率且TLD布置在塔架顶端时,TLD的减振效果更好。     

大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究EI北大核心CSCD

该文开展大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究。采用共形映射方法,计算考虑齿槽效应的气隙磁场标量磁势;基于离散电流元和磁等效电路模型,定量模拟发电机定转子局部的磁饱和效应,通过数值迭代得到气隙磁场强度分布;引入一系列均布的磁等效弹簧,模拟定转子之间的耦合作用,建立永磁直驱发电机磁固耦合有限元分析模型。以实际在役兆瓦级永磁直驱发电机为对象,通过电磁有限元计算结果验证所提出的气隙磁场强度分析方法;基于金风兆瓦级永磁发电机测试平台,开展转/定子耦合系统模态测试,与理论模型得到的固有频率和模态振型进行对比。在此基础上,分析气隙长度和转子转速对耦合系统固有频率的影响。研究结果对于准确评估发电机振动能量、规避危险共振点指导机组设计等均具有重要的参考价值。     

基于p-y曲线法的风机基础侧向承载力

采用有限元软件Abaqus对海上风机固定式4桩基础侧向承载能力进行数值计算。使用三维有限元法和p-y曲线法分别对简单均匀桩的位移响应进行分析,验证p-y曲线法的准确性。使用p-y曲线法分析桩径为3.2m的4桩基础侧向承载力,并与桩径为8.0m的单桩基础侧向承载力进行对比,表明桩径为3.2m的4桩基础侧向承载力明显优于桩径为8.0m的单桩基础。所得结论为海上风机桩基础形式的选取提供参考,并为今后采用p-y曲线法对桩基础侧向承载力的快速计算提供参考。     

基于保角变换与等效磁路法的永磁直驱发电机气隙磁场计算

该文开展了负载工况下永磁直驱发电机气隙磁场研究。基于精确域求解和保角变换，计算考虑齿槽效应的气隙磁场标量磁势；采用离散线电流元，定量模拟发电机定转子局部出现的磁饱和现象；基于考虑几何尺寸的定转子非线性磁阻计算方法，建立包含发电机定转子结构以及气隙长度的等效磁路，给出相应的迭代求解流程。以实际在役兆瓦级永磁直驱风力发电机为对象，计算考虑齿槽效应的气隙磁场分布，分析了空载和负载工况下磁饱和效应对气隙磁场分布曲线波形和谐波成分的影响，并与有限元计算结果对比，验证了所提出的分析模型和求解方法的有效性。