兆瓦级风力机组载荷计算与整机动力学分析

《兆瓦级风力机组载荷计算与整机动力学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文):兆瓦级风力机组载荷计算与整机动力学分析论文题目(外文)：LoadCalculationandDynamicAnalysisofMWGradeWindTurbine研究生姓名：周玉俊学科、专业：机械工程研究方向：机械制造及其自动化导师姓名职称：孙文磊教授论文答辩日期2015年5月日学位授予日期年月日新疆大学硕士研究生学位论文摘要风机常年工作在自然环境中，承受着不同风力条件的作用，机组运行状况十分复杂；风机的叶片和塔架部件都是柔性体结构，它们的柔性变形将会极大影响风力机组的动态特性。因此为了保证风力机组能

2、够高效平稳的运行，研究风机在不同工况下的动力学特性是非常必要的。本文围绕风力机组的动力学问题展开了研究，具体工作内容如下：1）基于风力机组IEC2005设计认证规范，利用BLADED软件求解了风机在不同设计载荷工况下的时域历程动载荷。重点探讨了DLC1.1工况极限载荷外推计算方法，采用极大似然法求得了期望的载荷外推极值。并且结合DLC6和DLC7工况的载荷计算结果求得了风力机组叶片、轮毂和塔架部件关键位置的极限载荷。2）选取某5MW风力机组钢-混凝土组合塔架为研究对象，采用有限元法建立了塔架的力学分析模型，分析了塔架的刚度和静强度特性。选用Bl

3、ocklanczos法计算了塔架的前六阶固有频率和模态振型。以不同风况作用下风机轮毂动载荷为塔架激励载荷，采用模态叠加法计算得到了塔架的位移动响应，探索了不同动载激励下风力机组的振动特性。选取某兆瓦级风力机组齿轮箱为研究对象，构建了风机传动系统的多刚体动力学分析模型，基于不同扭矩输入条件进行动态模拟仿真，分析了齿轮传动系统的动力学特性。3）选取某兆瓦级风力机组为研究对象，基于设计的机组运动拓扑结构在多体动力学分析软件SIMPACK中构建了风机整机的刚柔耦合多体动力学分析模型。模态分析计算得到了整机前六阶固有频率及其模态振型，分析可知机组在关键转

4、速区间不会共振。与气动力计算软件AeroDyn和控制求解器通过交互接口实现联合仿真，求得了14m/s风速三种不同工况下风机叶片与塔架的位移、加速度动响应以及三坐标方向的叶尖挠度，分析了风机关键部件的时域历程变化规律，探索了风机整机的动力学特性。本文围绕风力发电机的动力学问题展开了研究工作，从动力学分析的输入条件载荷计算入手，先后研究了风机的塔架和齿轮箱的结构力学特性、风机整机的多体动力学模型构建与动力学特性，探讨了不同输入条件下风力机组动力学变化规律，为风力机组的设计与动力学分析提供了理论参考。关键词：风力机组；载荷计算；钢-混凝土塔架；多体动

5、力学；传动系统I新疆大学硕士研究生学位论文AbstractWindturbineworksinthenaturalenvironmentalltheyearenduredtheroleofdifferentwindconditionswhichoperationconditionisverycomplex;thebladesandtowercomponentsofwindturbineareflexiblebodystructure,theflexibledeformationhasagreatinfluenceonthedynamicchar

6、acteristicsofwindturbines.Therefore,it’sessentialtoresearchthedynamicsofdifferentworkingconditionsinordertoensurethehigh-efficiencyandsmoothoperationofthewindturbines.Thispaperfocusesonthedynamicsofwindturbinecarriedoutresearch,thespecificcontentoftheworkisasfollows:1)Thetim

7、e-domaindynamicloadwassolvedunderdifferentdesignloadconditionsusingBLADEDsoftwarebasedonthewindturbinedesigncertificationstandardsIEC2005.ItfocusesonthecalculationmethodsofextremeloadextrapolationforthecaseofDLC1.1usingthemethodofmaximumlikelihoodtoobtainthedesiredloadextrap

8、olationextremes.Theextremeloadsofkeypositionofwindturbineblades,hubandtower