兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析.pdf

1、近年來,在能源危機(jī)與環(huán)境污染的雙重壓力下,風(fēng)力發(fā)電將是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的綠色能源。本文針對(duì)兆瓦級(jí)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn),基于空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、葉素動(dòng)量理論和有限元理論,以整機(jī)計(jì)算分析軟件GHBladed和大型通用有限元分析軟件ANSYS為計(jì)算工具,采用理論分析與數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合的方式,依據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范,確立了以整機(jī)載荷計(jì)算與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的有限元分析為主導(dǎo)開展研究工作,其目的是為了確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在其

2、設(shè)計(jì)壽命內(nèi)能夠正常平穩(wěn)地運(yùn)行。本文可以得出如下主要結(jié)果:針對(duì)水平軸1.5兆瓦變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的多種載荷設(shè)計(jì)工況,采用整機(jī)計(jì)算分析軟件GHBladed精確求解出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固定坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下輪轂的極限載荷、半徑為1.3米處3個(gè)葉片的極限載荷和塔架頂部極限載荷,并繪制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率特性和軸向推力曲線圖。由塔架的應(yīng)力分布云圖可以看出塔架的應(yīng)力是由塔頂?shù)剿字饾u增大的,最大應(yīng)力出現(xiàn)在背風(fēng)面靠近塔架底部附近,并且在塔底的艙門處出現(xiàn)應(yīng)

3、力集中。依據(jù)整機(jī)仿真分析軟件GHBLADE計(jì)算得出風(fēng)力發(fā)電機(jī)在最惡劣條件下工作時(shí)葉片與輪轂連接處的極限載荷,將CATIA軟件形成的STP格式的實(shí)體轉(zhuǎn)入ANSYS軟件中采用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分,從有限元計(jì)算結(jié)果可以看出,輪轂連接區(qū)域或輪轂與主軸連接區(qū)域應(yīng)力較大,最大應(yīng)力出現(xiàn)在后端連接處,最大等效應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輪轂起吊板在試驗(yàn)吊裝后的受力情況進(jìn)行有限元分析,通過ANSYS軟件的后處理分析模塊,可直觀形象地將輪轂起吊板優(yōu)