风力发电机塔架的优化及仿真.pdfVIP

第4期 机械 设计 与制造 2012年 4月 Machinery Design Manufacture 237 文章编号：1001—3997(2012)04—0237—02 风力发电机塔架的优化及仿真 祝水琴 (宁波职业技术学院，宁波 315800) Optimizationandsimulationofwindturbinetower ZHU Shui——qin (NingBoPolytechnic，Ningbo315800，China) 中图分类号：THl6，TF083 文献标识码 ：A 1引言 加边界条件3[J。对塔架进行设计或 一般的计算校核得到的初始边 界条件，必须以空气动力学和结构动力学为理沦基础；在对塔架 塔架是风力机组主要的支撑部件，需要承载整个机组的重 法兰进行接触分析时要将塔顶载荷转换为法兰所处位置的截面 力，还要承受风轮产生的各种载荷Ⅲ。通过对以往有关塔架结构分 载荷．在基础各侧面及低面施加全约束，将两种：1=况条件下的载 析研究可以看出：过去对塔架理论分析采取的分析方法较为落 后，对于钢塔架的设计和工程实际应角都产生比较大的偏差口，有 荷沿坐标轴施加在塔架的顶部中心处，对塔架的底部施加全位移 限单元法可以很好地解决解决这一工程难题，针对 20kW 的风机 约束H，利用ANSYS软件对塔架进行静力学分析。 塔架为例，用有限单元法对塔架结构进行分析计算． 研究中塔架用于20kW风力发电机组，模型采用SOL1D186 2塔架的优化设计 单元进行载荷}I-算。对塔架进行网格划分，整体采用四面体SO— LID186单元，塔架有限元模型总共包括 101568个单元，208970 2．1塔架的建模方法 个节点。如图2所示。 研究的20KW 的风机塔．架根据厚度不同自下而上将它同分为 4段，长度分别为5．2m，5．2m，3．8m，0．7m，材料为Q345，其中前三段 的厚度为6mm，最后一段厚度为8mm．建立的模型，如图1所示。 图1塔架模型 2_2塔架网格划分及施加边界条件 完成塔架建模后，在进行有限元分析之前还必须对模型施 图2塔架模型的网格划分 ★来稿El期：2011-06—13 -k基金项 目：宁波市自然科学基金项 目(2009A610094) 238 祝水琴：风力发电机塔架的优化及仿真 第4期 3塔架的仿真分析 对风电机组的塔架进行设计后时，需要考虑机组在各种工 况条件下，分析塔架的载荷强度是否满足静强度要求圈。通过在各 种载荷工况下的分析，可以对塔架进行疲劳和强度分析。通过有 限元法可以准确计算出塔架的应力变化，通过后处理可以得到我 们所需要的载荷信息，可以准确直观的描述塔架的弯曲和应力变 化6[1，如图3～图7所示。 图7塔架顶部的最大位移量分析 通过上面的分析，可以得出以下结论：