基于数值风洞的风机风振效应研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20121100269硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：结构工程论文题目：基于数值风洞的风机风振效应研究英文题目：AResearchofTheWindTurbinesWindVibrationBasedonNumericalWindTunnel学生姓名：吕尧导师姓名：曹玉生教授、李驰教授二○一五年六月原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写

2、过的研究成果，也不包含为获得内蒙古工业大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古工业大学有权将学位论文的全部或部分内容保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。为保护学校和导师的知识产权，作者毕业后涉及该学

3、位论文的主要内容或研究成果用于发表学术论文须征得内蒙古工业大学就读期间导师的同意，并且版权单位必须署名为内蒙古工业大学方可投稿或公开发表。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：注：非全日制硕士可不填写学位论文版权使用授权书。ii内蒙古工业大学硕士学位论文摘要陆地风力发电机在受到极端风力作用时，其支撑结构所受荷载较大，有必要进行相关结构分析。本文以内蒙古西部某大型风机为参照对象，通过数值模拟，对其进行风振效应相关研究。数值模

4、拟方法主要依据数值风洞技术。风场流体模型根据有限体积法建立，模型尺寸足够大以消除流域截面变化和风场边界对流体发展的影响。结构固体模型依照实际风机模型进行全尺寸有限元简化建模，其中塔架部分具有较高还原度，便于结构分析。之后将流体域和固体域通过流固耦合接触面连接，实现两模型数据传输，最终建立一个“风场-风机”一体化分析模型。根据当地三十年来实际气象资料，通过理论分析和编程实现，得到风场入口全平面风速时程数据。将此结果输入到数值风洞上，通过流体力学模块计算，用以模拟极端气象条件下的风场情况。在后处理中，可以依据此结

5、果查看风场中流体的实时运动，分析风机周围流体的变化。之后可以根据流固耦合接触面所传递的结果，得到风机结构所受风荷载的实时情况。将此结果导入到结构计算模块，用以进行诸如静力、模态、屈曲和动力时程等力学分析。文中风机上部结构底端固接在地面上，并没有考虑地基与基础相关内容。通过对固接面受力进行计算和统计，可以得到基础顶面所受荷载的实时情况。将此作为条件可以用来分析不同地基与基础形式下风机下部结构和周围土体的受力情况。此一体化数值风洞模型，具有较强的通用性和自定义性。可以根据不同模拟需求较为自由的更改参数，且自动化水

6、平较高，为进行后续类似实验提供方便。关键词：风力发电机，数值风洞，流固耦合I内蒙古工业大学硕士学位论文ABSTRACTThewindturbinesonlandwhensubjectedtoextremewindeffect,thesupportstructuressufferedlargeloads,itisnecessarytocarryouttherelevantstructuralanalysis.ThisarticleregardsalargewindturbinesinthewestofInner

7、Mongoliaasareferenceobject,throughnumericalsimulation,discussesitswind-upeffectrelatedresearch.Inthispaper,thenumericalsimulationmethodisbasedonnumericalwindtunneltechnology.Windfluidmodelbasedonthefinitevolumemethodisestablished,themodelsizeislargeenoughto

8、eliminatetheeffectsofchangesinwindfieldsdrainageareasectionofthefluidboundarydevelopment.Inaccordancewiththeactualstructureofthesolidmodelofafull-sizemodelofthewindturbinesimplifiedfiniteelementmodel,w