水平軸風力發(fā)電機組鋼管塔架風致響應分析.pdf

1、隨著風電行業(yè)迅猛發(fā)展，水平軸風力發(fā)電機組正朝著大型化、柔性化方向發(fā)展，由于風的脈動效應使結構發(fā)生振動，當這種振動超過風力機塔架承載極限后，就會造成風力機結構破壞。因此，深入研究水平軸風力發(fā)電機塔架結構的風荷載及風振響應對工程設計具有極其重要的理論價值和指導意義。 風力機塔架動力特性分析是其風振響應分析的基礎。本文采用Lanczos向量直接迭代法，通過多種計算模式對600kW水平軸風力發(fā)電機組鋼管塔架結構的自振特性做了研究，分析葉

2、輪和機艙、基礎剛度對結構動力特性的影響，同時得到結構自振頻率，為風致動力響應分析奠定基礎。 本文基于ADINA有限元軟件，采用標準κ-ε、RNGκ-ε、Wilcoxκ-ω、SSTκ-ω和大渦模型五種湍流模型對圓柱體繞流特性進行數值模擬，通過數值計算結果的分析比較，證明大渦模擬更適用于一維高聳結構的抗風分析。隨后，采用大渦模擬對水平軸風力發(fā)電機組鋼管塔架風致響應進行了深入研究。 本文主要對風力發(fā)電機組在切出風速，切出極限風

3、速和抗最大風速三種情況下的鋼管塔架進行風荷載和風致動力響應分析，為此建立了有限元剛性模型和考慮流體--結構耦合作用的氣彈性模型進行數值模擬，得到三種風速下鋼管塔架表面的反力和結構的變形。通過對數值模擬結果的分析得出鋼管塔架表面的風壓系數、阻力系數、結構的風振系數以及塔架尾流旋渦脫落情況。經過比較分析發(fā)現(xiàn)：剛性模型和氣彈模型得到的鋼管塔架表面風壓系數分布和變化趨勢基本一致，氣彈模型得到的風壓系數絕對值相對較大；參考風速對風壓系數影響較小；