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鋼筋混凝土風力發電塔風致動力響應分析

2012-08-13 來源:《風能》 瀏覽數:1503

  1 引言
  隨著風電機組向大型化、海洋化發展,風電機組鋼塔因自身局限性已難以滿足工程需要,諸多敏銳人士已將目光投向鋼筋混凝土風電機組塔筒。本課題組基于ABUQUS 軟件構建了預應力鋼筋混凝土風力發電高塔精細化有限元模型,完成了同時考慮材料與幾何非線性的結構分析,并通過實驗驗證了結構分析的有效性。盡管所實現的結構分析僅限于塔筒,但是課題組合理地考慮了作用在葉片與機艙上的氣動荷載。值得指出,課題組僅限于擬靜力分析,而未考慮動力效應。事實上,由于風電機組獨特的結構形式與運行方式,其風致動力響應分析要遠比一般高聳結構復雜。
  綜上,鋼筋混凝土風力發電高塔研究尚存在三大局限性:第一,結構建模多為局部建模,未實現“葉片-機艙-塔筒-基礎”一體化建模;第二,未考慮葉片旋轉效應對風場結構的影響;第三,尚未實現結構風致動力響應分析。有鑒于此,為了正確分析鋼筋混凝土風力發電高塔的風振動力響應,本文首先完成了1.25MW 鋼筋混凝土風力發電高塔設計,建立了風電機組“葉片-機艙-塔筒-基礎”精細化有限元模型。然后,基于隨機過程的隨機函數描述,提出了隨機Fourier 譜與旋轉Fourier 譜物理模型,依據隨機函數法實現了風電機組風場模擬。最后,以大型有限元分析軟件ANSYS 為平臺,完成了鋼筋混凝土風力發電高塔風致動力響應分析,并與風力發電鋼塔進行了對比。
  2 一體化有限元模型
  所謂風電機組一體化有限元模型,是指將槳葉、機艙、塔體和基礎同時建模,以獲取準確的結構動力特性,模擬不同構件(尤其是槳葉與塔體)之間的相互耦合作用,并反映結構應力集中、局部屈曲等細部特征。本文以典型的1.25MW 三槳葉變槳距風電機組為研究載體,建模平臺為大型通用分析軟件ANSYS。

【延伸閱讀】

標簽:

閱讀上文 >> 參數化高精度整機模型對風電機組設計的意義
閱讀下文 >> 大型風電機組變槳距控制技術的研究

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