[发明专利]基于多平台联合仿真的风力发电机动力响应分析方法在审
申请号: | 201810423536.2 | 申请日: | 2018-05-06 |
公开(公告)号: | CN108694277A | 公开(公告)日: | 2018-10-23 |
发明(设计)人: | 贾奇峰;张建宇;杜晓钟;咸玉聪;贾文强;张侣倛 | 申请(专利权)人: | 北京工业大学 |
主分类号: | G06F17/50 | 分类号: | G06F17/50;F03D13/30 |
代理公司: | 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 | 代理人: | 沈波 |
地址: | 100124 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 风力发电机 机组整体 叶轮 动力响应分析 多平台 塔架 固有振动特性 三维实体建模 动力学响应 仿真手段 风压载荷 固有频率 关键部件 机组结构 剪切效应 结构部件 模态振型 实际工况 叶轮组件 有效诊断 约束关系 重要意义 耦合响应 风力机 元模型 风压 时变 联合 施加 机组 响应 制定 研究 | ||
1.基于多平台联合仿真的风力发电机动力响应分析方法,其特征在于:该方法包括以下步骤,
首先,针对风力发电机的结构部件,通过Creo平台完成三维实体建模,并将Creo模型导入到ABAQUS有限元平台中;在ABAQUS有限元平台中风力发电机的机组各部分结构相互耦合,形成机组整体的有限元模型;机组整体的有限元模型包括叶片、轮毂、塔架、主轴和机舱,机舱和主轴处理成刚性体,叶片、轮毂和塔架处理成柔性体;
其次,根据实际工况对ABAQUS中机组整体的有限元模型设置各部分正确约束关系,仿真获得叶轮组件和机组整体的固有频率和模态振型;
然后,在Matlab仿真平台下建立随机风速模型,并计算与之对应的风压分布曲线;考虑风力机承受的风剪切效应,在叶轮和塔架的不同区段内施加相应的风压载荷;
最后,基于模态叠加法实现风力机的动力响应仿真,获取额定风速和极限风速两种工况下的结构响应数据,进而得到叶轮的尖端和塔架不同位置的振动位移、速度及加速度曲线;改变机组整体的有限元模型的约束条件,通过响应仿真讨论机组内部即叶轮和塔架之间的耦合响应。
2.根据权利要求1所述的基于多平台联合仿真的风力发电机动力响应分析方法,其特征在于:机组整体的有限元模型的叶片三维实体建模中,首先获得叶片各截面的翼型参数,然后基于点坐标的几何变换获得叶片各截面在空间实际位置的三维坐标,再通过Creo软件的混合扫描法生成叶片实体模型,并且叶片的实体模型以壳体的形式导入有限元软件中。
3.根据权利要求1所述的基于多平台联合仿真的风力发电机动力响应分析方法,其特征在于:机组整体的有限元模型是根据各部分的结构特点和工作特性相互耦合形成的,即叶片、塔架选择壳单元加以模拟;轮毂采用三维实体单元模拟;主轴系统与机舱采用惯性质量块加以模拟。
4.根据权利要求1所述的基于多平台联合仿真的风力发电机动力响应分析方法,其特征在于:在ABAQUS中设置各部分正确的约束关系是指叶片与轮毂之间,轮毂与主轴之间以及机舱与塔架顶端之间通过绑定命令进行约束,对塔架底部进行固定连接,主轴与机舱之间进行铰接。
5.根据权利要求1所述的基于多平台联合仿真的风力发电机动力响应分析方法,其特征在于:在Matlab平台下建立的随机风速是用谱估计方法建立的,所述的考虑风力机风切变效应是指根据塔架和叶轮的实际高度将其分成不同区段,分段加载。
6.根据权利要求1所述的基于多平台联合仿真的风力发电机动力响应分析方法,其特征在于:在额定风速和极限风速两种工况的模拟是通过求解两种风速对应的风压,并按照加载方案添加到整机模型来实现的;所述的讨论机组内部耦合响应是分为两种情况:在塔架全约束和塔基约束的情况下对比叶轮响应的差异;在独立塔架和整机模型中对比塔架的响应,讨论叶轮对塔架的影响。
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