大型风电机组塔筒门洞参数化优化设计

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1、第35卷第2期2014年4月电力与能源211大型风电机组塔筒门洞的参数化优化设计代鲁平，白从凯，徐葱璇，耿平(济南轨道交通装备有限责任公司，济南250022)摘要：风电机组塔筒结构的薄弱处是门洞，门洞设计的好坏将直接影响到塔筒整体的可靠性。借助CAE_丁具ANSYSWorkbench对大型风电机组塔筒门洞进行参数化建模，并将决定门洞形状的3个参数(椭圆长轴RMX16、短轴RMN18和直边H21)作为输入参数，yonmises应力作为输出参数，设优化目标为应力最小，得到优化后门洞形状为椭圆形。实践证明

2、，利用结构优化设计的理念，对塔筒门洞进行形状参数优化，可以求得最优塔筒门洞形状，用以提升塔筒的可靠性。与常规结构设计方法相比，采用优化设计方法，显著提高了设计效率、设计品质，而且节约了设计成本，可以在风电机组的产品设计中推广应用。关键词：风电机组；门洞设计；有限元；优化分析中图分类号：TK83文献标志码：A文章编号：2095—1256(2014)02—0211—04ParameterOptimizationDesignofGiantWindTurbineTowerDoorDaiLuping，BaiC

3、ongkai，X“Bixuan，GengPing(JinanRailwayVehiclesEquipmentCo．，Ltd．，Jinan250022，China)Abstract：Thetowerdooristheweakestlocationinthetowerstructure，itsdesigndirectlyaffectthereliabilityofthetower．TheCAEanalysistoolANSYSWorkbenchisusedtOmodelthegiantwindturbi

4、netowerdoor，the3parameters(ellipticallongaxisRMX16。shortaxisRMN18andstraightedgeH21)ofthetowerdoorshapeareregardedasinputparameters，theyonmisesstressisregardedasoutputparameter，andtheoptimi—zationgoalissettOtheminimumstress，thentheoptimalshapeofthetowe

5、rdoorwhichisellipticalcanbeob—tained．Practicehasproved，usingtheconceptofstructureoptimizationdesigncanobtaintheoptimaltowerdoorshape，whichisusedtoenhancethereliabilityofthetower．Comparedwiththeconventionaldesignmeth—od，theoptimaldesignmethodcanimprovet

6、hedesignefficiencyandquality，savethecostofdesign，itcanbefurtherapplicationinproductdesignofwindturbines．Keywords：Windturbine；Towerdoordesign；Finiteelement；Optimizationanalysis一定技术和物质条件下，基于结构数值分析方法、0引言结构设计理论及优化技术的有机结合，使一项或风电机组工作时，作用于整个叶轮和机舱的多项技术经济指标达到“最

7、优”，具有显著的社会载荷将传递到塔筒上，这包括叶轮在各种载荷状经济效益。优化设计中的量以变量形式出现，借况下所受的气动载荷以及偏航力矩、叶轮与机舱助CAE工具可实现对整个设计空间的全面研究自身的重力等载荷，还因风速风向的不稳定性，使和充分论证，所得结果不仅仅是“可行的”，而且是得塔筒上的载荷随机变化，导致塔筒的优化设计“最优的”。它使设计者从被动的分析与校核，进更趋复杂化[1]。另外，为了确保风电机组的正常入主动设计l_4]。与常规结构设计方法比较，用优运行，提高塔筒自身的可靠性，在设计塔筒结构时化

8、设计方法可以显著提高工程设计效率和品质，必须充分考虑塔筒的强度口]，而作为塔筒结构中节约设计成本，缩短设计周期。应力相对较大、最薄弱的门洞结构优化设计则显1塔筒模型得更加重要。传统结构设计的特点是所有参与计算的量均塔筒门洞处应力状态极为复杂，采用有限元以常量形式出现，这种设计是“可行的”而未必是数值模拟是快捷而又准确的解决方法。本文采用“最优的”Ⅲ3]。结构优化设计是根据设计要求，在ANSYSworkbench中的建模模块，对塔简参数212代鲁平，等：大型风电机组塔筒