风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析 被引量：15

1

作者 柯世堂 曹九发 +1 位作者 王珑 王同光 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期87-93,共7页

基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片... 基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性,并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析.研究表明,在进行风力机的抗风设计时,应该考虑塔架-叶片的耦合作用. 展开更多

关键词 风力机塔架-叶片耦合模型 风场模拟 风致响应 时域分析

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风力机塔架在偏心载荷作用下的屈曲分析 被引量：28

2

作者 赵世林 李德源 黄小华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期901-906,共6页

以底部开门洞的大型风力机塔架为研究对象,研究了塔架在风轮、机舱荷载和塔架自身重力作用下引起的塔架屈曲问题的工程算法和有限元数值分析方法。对一个1.5MW风力机塔架在这类偏心荷载作用下的塔架屈曲值和屈曲模态进行了计算。计算结... 以底部开门洞的大型风力机塔架为研究对象,研究了塔架在风轮、机舱荷载和塔架自身重力作用下引起的塔架屈曲问题的工程算法和有限元数值分析方法。对一个1.5MW风力机塔架在这类偏心荷载作用下的塔架屈曲值和屈曲模态进行了计算。计算结果表明:门洞的存在对薄壁筒体塔架的屈曲临界载荷有较大影响;相关标准提出的工程算法存在一定的局限性,需要结合有限元数值分析方法进行分析。在进行风力机塔架的设计时,该文计算结果具有一定的参考作用。 展开更多

关键词 风力机塔架 屈曲 偏心载荷 门框

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风力机塔架结构研究概述 被引量：13

3

作者 张羽 蔡新 +1 位作者 高强 丁文祥 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期108-115,123,共9页

塔架作为风力机结构体系的重要组成部分,起到支撑上部结构质量、承受动载荷的作用,保障了风力机的正常运行.对塔架结构研究进行总结概述,能够完善风力机结构设计理论体系.从工程实用角度出发,以风力机塔架结构的刚度、强度、稳定性以及... 塔架作为风力机结构体系的重要组成部分,起到支撑上部结构质量、承受动载荷的作用,保障了风力机的正常运行.对塔架结构研究进行总结概述,能够完善风力机结构设计理论体系.从工程实用角度出发,以风力机塔架结构的刚度、强度、稳定性以及抗疲劳性能为核心,围绕结构选型、静动态特性、屈曲特性及疲劳特性等要点问题进行综述,回顾了各领域不同研究阶段的国内外成果,同时,介绍了新型塔架结构设计、随机荷载动力分析以及非线性屈曲与疲劳特性分析等前沿热点问题的研究进展.总结了上述要点问题的研究现状,详细阐述了相关技术的原理和应用,梳理其发展脉络,并对未来研究趋势进行了展望.内容涵盖了风力机塔架结构的各主要设计指标,能够为风力机塔架设计与分析提供指导. 展开更多

关键词 风力机塔架 结构选型 静动力特性 屈曲特性 疲劳特性

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考虑叶片旋转和离心力效应风力机塔架风振分析 被引量：5

4

作者 柯世堂 王同光 +2 位作者 曹九发 赵林 葛耀君 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期33-40,共8页

为分析叶片旋转和离心力效应对风力机塔架风振反应的影响,建立考虑叶片离心力效应的风力机塔-轮整体有限元模型分析系统动力特性,采用谐波叠加法和改进的叶素动量理论模拟考虑旋转效应的叶片和塔架脉动风速时程,结合笔者提出的风振精细... 为分析叶片旋转和离心力效应对风力机塔架风振反应的影响,建立考虑叶片离心力效应的风力机塔-轮整体有限元模型分析系统动力特性,采用谐波叠加法和改进的叶素动量理论模拟考虑旋转效应的叶片和塔架脉动风速时程,结合笔者提出的风振精细化频域计算方法分析塔架与叶片在脉动风作用下的动力反应。研究表明:旋转效应会增大叶片的气动载荷和塔架的动力响应及风振系数,离心力效应增大了风力机系统频率并减小了塔架的风振反应及风振系数。 展开更多

关键词 旋转效应 离心力效应 风力机塔架 风场模拟 风振反应

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基于遗传算法的风力机塔架最优化设计方法 被引量：8

5

作者 徐奴文 李俊杰 王卫争 《可再生能源》 CAS 2008年第1期13-16,共4页

探讨了遗传算法在风力机塔架结构优化设计中的应用。通过对经典遗传算法进行改进,建立了存在约束条件的遗传算法优化设计模型;考虑结构受力特点,给出了塔架体系在屈曲性能约束条件下的最优化设计方法。另外,针对遗传算法容易收敛到局部... 探讨了遗传算法在风力机塔架结构优化设计中的应用。通过对经典遗传算法进行改进,建立了存在约束条件的遗传算法优化设计模型;考虑结构受力特点,给出了塔架体系在屈曲性能约束条件下的最优化设计方法。另外,针对遗传算法容易收敛到局部最优点的缺陷,改变各变量相应初始界限值,进行两次遗传算法操作运算,使工作效率提高,且结果更为精确。最后,对某风力机塔架进行在简化荷载作用下的最优化设计,得到了较满意的结果。 展开更多

关键词 遗传算法 惩罚函数 风力机塔架 最优化

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基于ANSYS的垂直轴风力机塔架的力学分析及结构优化 被引量：8

6

作者 王印军 任勇生 +1 位作者 孙丙磊 宋玉壁 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第5期96-102,共7页

基于ANSYS对大型垂直轴风力机塔架进行静力学分析、动力学分析及结构优化。首先,根据风力机的功率确定塔架的大体尺寸;然后,对塔架进行静力分析,并对塔架承受最大载荷时的最大应变进行强度校核;对塔架的动力学分析包括有预应力的模态分... 基于ANSYS对大型垂直轴风力机塔架进行静力学分析、动力学分析及结构优化。首先,根据风力机的功率确定塔架的大体尺寸;然后,对塔架进行静力分析,并对塔架承受最大载荷时的最大应变进行强度校核;对塔架的动力学分析包括有预应力的模态分析和地震谱响应分析。ANSYS优化主要是通过改变塔架的厚度提高其固有频率,避免因塔架在发电机的激励下共振而产生的破坏。对塔架的力学分析能够在满足力学性能的前提下使塔架的质量最轻,降低塔架的制造成本。 展开更多

关键词 垂直轴风力机塔架 静力学分析 动力学分析 地震谱响应分析 结构优化

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基于时域法的不同塔架风力机抗台风分析 被引量：5

7

作者 刘新喜 邓宗伟 高乾丰 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期81-87,共7页

为探讨不同塔架形式风力机的抗台风性能,基于Abaqus有限元软件建立4种不同塔架形式的风力机一体化模型,用自回归(AR)法对脉动风时程进行模拟,分别进行了模态分析和台风时程分析.结果表明,风轮和机舱对风力机自振频率的影响较大;钢筋混... 为探讨不同塔架形式风力机的抗台风性能,基于Abaqus有限元软件建立4种不同塔架形式的风力机一体化模型,用自回归(AR)法对脉动风时程进行模拟,分别进行了模态分析和台风时程分析.结果表明,风轮和机舱对风力机自振频率的影响较大;钢筋混凝土锥筒塔架的最大顺风向位移随台风风速的增加呈平缓线性增加趋势,而其他3种塔架的位移随风速的增加表现为非线性增加.钢管格构式塔架为轻型柔性结构,其风载响应最为显著,钢锥筒塔架次之,而钢筋混凝土塔架因具有较大的自重和刚度,其位移响应最小,抗风性能较好. 展开更多

关键词 风力机塔架 时域分析 脉动风模拟 台风荷载 动力响应

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风力机塔架的结构动力分析 被引量：20

8

作者 王永智 陶其斌 周必成 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第2期162-169,共8页

阐述了风力机塔架的固有频率和固有振型、顺风向下塔架的风效应和位移响应、横风向塔架在尾涡激励下的风效应和位移响应以及由风轮旋转而引起的位移响应。给出了计算实例，为风力机塔架结构动力设计提供了有效方法。

关键词 风力机塔架 固有频率 固有振型

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叶片停机位置对风力机塔架绕流及尾流特性影响 被引量：5

9

作者 余玮 柯世堂 王同光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第18期207-213,230,共8页

上风型风力机叶片的绕流和旋转直接影响塔架周围的流场,以南京航空航天大学自主研发的3 MW水平轴风力机塔架-叶片体系为研究对象,采用大涡模拟(LES)方法对叶片不同停机位置(共计八种计算工况)下风力机塔架绕流和尾流特性进行了数值模拟... 上风型风力机叶片的绕流和旋转直接影响塔架周围的流场,以南京航空航天大学自主研发的3 MW水平轴风力机塔架-叶片体系为研究对象,采用大涡模拟(LES)方法对叶片不同停机位置(共计八种计算工况)下风力机塔架绕流和尾流特性进行了数值模拟,并与国内外脉动风压实测曲线进行对比验证了LES方法的有效性。在此基础上,对比分析了叶片不同停机位置对风力机塔架表面压力系数、整体升力及阻力系数、绕流和尾流特性的影响;研究表明叶片停机位置对塔架绕流及气动力分布的影响显著,其中工况五的停机位置最为不利,工况一的停机位置最为有利。主要研究结论可为大型风力机在停机状态下的抗风设计提供参考依据。 展开更多

关键词 风力机塔架 叶片停机位置 大涡模拟 绕流特性 气动力分布

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偏航状态下风力机塔架-叶片耦合结构气弹响应分析 被引量：10

10

作者 柯世堂 王同光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第18期33-38,44,共7页

提出一套快速预测偏航状态下风力机全机结构气弹响应的分析方法。以南京航空航天大学自主研发的5MW特大型概念风力机为例,建立风力机塔架-叶片耦合模型获取模态信息;采用谐波叠加法和改进的叶素-动量理论计算气动荷载,并考虑了偏航角对... 提出一套快速预测偏航状态下风力机全机结构气弹响应的分析方法。以南京航空航天大学自主研发的5MW特大型概念风力机为例,建立风力机塔架-叶片耦合模型获取模态信息;采用谐波叠加法和改进的叶素-动量理论计算气动荷载,并考虑了偏航角对诱导速度的影响;再运用模态叠加法求解风力机耦合动力学方程,通过迭代循环更新叶片速度和气动力,对风力机塔架-叶片耦合结构进行气动载荷和气弹响应计算,并通过参数分析归纳出偏航角和气动弹性对风力机全机动态响应的影响规律。研究结论可为此类特大型风力机塔架-叶片耦合结构的抗风设计提供科学依据。 展开更多

关键词 风力机塔架-叶片耦合结构 偏航角 气动载荷 叶素-动量理论 气弹响应

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传递矩阵法在风力机塔架动力学分析中的应用 被引量：5

11

作者 黄巍 廖明夫 程勇 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第7期1548-1553,共6页

根据风力机圆筒型塔架和基础的结构特点,将塔筒化为无质量梁单元和集中质量单元的组合,并将塔架基础简化为平动弹簧阻尼系统和扭簧扭阻系统的组合。使用传递矩阵法构建风力机塔架及其基础的动力学分析模型。对某滩涂型风力机塔架进行了... 根据风力机圆筒型塔架和基础的结构特点,将塔筒化为无质量梁单元和集中质量单元的组合,并将塔架基础简化为平动弹簧阻尼系统和扭簧扭阻系统的组合。使用传递矩阵法构建风力机塔架及其基础的动力学分析模型。对某滩涂型风力机塔架进行了自振频率及振型分析,分析结果同测试结果和有限元结果基本相同。传递矩阵法相对于模态分析法和有限元法具有建模容易,计算速度快等优点,非常适合风力机塔架的结构动力学分析。 展开更多

关键词 风力机塔架 传递矩阵 自振频率 振型

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风力发电机塔架K型相贯节点静力性能试验研究 被引量：5

12

作者 高春彦 杨卫平 +1 位作者 李斌 史治宇 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2014年第5期671-675,共5页

对4个钢管混凝土风力发电机塔架K型相贯节点进行了单调静力加载试验,同时进行了1个钢管K型相贯节点的对比试验.研究了这两种相贯节点的破坏机理和破坏特征、节点进入塑性后的变形发展过程以及相贯线附近的复杂应力状态和分布规律.试验... 对4个钢管混凝土风力发电机塔架K型相贯节点进行了单调静力加载试验,同时进行了1个钢管K型相贯节点的对比试验.研究了这两种相贯节点的破坏机理和破坏特征、节点进入塑性后的变形发展过程以及相贯线附近的复杂应力状态和分布规律.试验结果表明:由于混凝土的存在,钢管混凝土相贯节点的失效模式与空钢管相贯节点完全不同,钢管混凝土节点发生了受压腹杆的局部屈曲和整体弯曲,塔柱管壁没有明显塑性变形;而空钢管节点的失效模式为塔柱钢管表面塑性失效.两种节点在相贯线附近的应力分布也不相同,钢管混凝土相贯节点在受拉腹杆接头处鞍点位置的应力最为集中,远超过钢材的屈服强度,其他测点处仍处于弹性受力阶段;空钢管相贯节点在相贯线附近的测点均屈服,应力峰值在冠点附近.本次试验结论可为钢管混凝土K形焊接相贯节点的设计提供参考. 展开更多

关键词 风力发电机塔架 相贯节点 静力性能 破坏模式

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大型风力机塔架-叶片体系风振与地震作用对比研究 被引量：3

13

作者 余玮 柯世堂 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2117-2125,共9页

为研究风荷载和地震作用对大型风力机不同部件的影响程度,建立某3 MW水平轴风力机塔架-叶片一体化有限元模型,通过CFD数值模拟获得风力机表面风压系数并作为风荷载输入参数,同时进行7度地震烈度作用下的反应谱分析。对比研究表明:叶片... 为研究风荷载和地震作用对大型风力机不同部件的影响程度,建立某3 MW水平轴风力机塔架-叶片一体化有限元模型,通过CFD数值模拟获得风力机表面风压系数并作为风荷载输入参数,同时进行7度地震烈度作用下的反应谱分析。对比研究表明:叶片受风荷载控制,其在风荷载作用下的叶尖位移和叶根弯矩均明显大于地震作用下的数值;塔架由风荷载和地震作用共同控制,风荷载作用下弯矩值均沿高度方向逐渐增加,地震作用下径向与环向弯矩最大值出现在接近塔顶高度处;风荷载作用下塔底环向弯矩及径向与环向轴力均明显大于地震作用,但地震作用下塔底径向和竖向弯矩及剪力稍大于风荷载作用下的数值。 展开更多

关键词 大型风力机塔架.叶片体系 风荷载 地震作用 数值模拟 风振响应

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基于粒子群优化算法的风力机塔架结构优化设计 被引量：1

14

作者 顾荣蓉 蔡新 +1 位作者 朱杰 潘盼 《水电能源科学》 北大核心 2015年第8期203-206,190,共5页

为了降低风力机塔架成本以及提高塔架的结构性能,编制粒子群优化算法程序,在算法程序中嵌入有限元方法,选取塔架壁厚、塔底直径及塔顶直径为设计变量,以强度、刚度、振动性能及稳定性为约束条件,建立了以质量最轻为目标函数的塔架优化... 为了降低风力机塔架成本以及提高塔架的结构性能,编制粒子群优化算法程序,在算法程序中嵌入有限元方法,选取塔架壁厚、塔底直径及塔顶直径为设计变量,以强度、刚度、振动性能及稳定性为约束条件,建立了以质量最轻为目标函数的塔架优化数学模型,对某1.5 MW风力机塔架结构进行了优化设计。结果表明,优化后塔架的结构性能得到了改善,塔架变形对壁厚变化较为敏感,塔架质量减少了16.3%,说明了计算模型的有效性,可为同类塔架的设计提供参考。 展开更多

关键词 风力机塔架 粒子群优化算法 有限元方法 优化设计

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基于振型分解法的风力机塔架抗震设计 被引量：1

15

作者 刘香 高镇宁 +1 位作者 任文军 曹芙波 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第1期36-41,共6页

为研究风力机塔架体系各阶振型在任一时刻结构的变位中所占的分量,利用振型分解法,通过理论推导、逐步积分,实现对风力机塔架体系动力平衡方程的振型分解。分析结果表明,随着阶数的增加,每阶振型分量总体上依次减小,且各阶振型分量的差... 为研究风力机塔架体系各阶振型在任一时刻结构的变位中所占的分量,利用振型分解法,通过理论推导、逐步积分,实现对风力机塔架体系动力平衡方程的振型分解。分析结果表明,随着阶数的增加,每阶振型分量总体上依次减小,且各阶振型分量的差距悬殊,第1阶振型分量占到65%～90%。 展开更多

关键词 风力机塔架 模态分析 振型分解 振动

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中空钢管混凝土风力机塔架静动力特性研究 被引量：1

16

作者 顾荣蓉 蔡新 +1 位作者 朱杰 潘盼 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第4期67-70,共4页

为了探索风力机塔架的新型结构形式,提出了中空钢管混凝土塔架技术,应用静动力数值计算验证其合理性和可靠性,建立了1.5MW的中空钢管混凝土新型风力机塔架的有限元模型,考虑不同的荷载工况,对该新型塔架和传统钢塔架进行静力和模态分析... 为了探索风力机塔架的新型结构形式,提出了中空钢管混凝土塔架技术,应用静动力数值计算验证其合理性和可靠性,建立了1.5MW的中空钢管混凝土新型风力机塔架的有限元模型,考虑不同的荷载工况,对该新型塔架和传统钢塔架进行静力和模态分析,比较了两者的计算结果,分析表明:该新型塔架具有良好的结构性能,塔架的侧移和应力有明显改善,可为该类塔架的结构设计提供参考. 展开更多

关键词 中空钢管混凝土技术 风力机塔架 静力分析 模态分析

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考虑土-结构相互作用的风力发电机塔架地震响应分析 被引量：15

17

作者 曹青 张豪 《西北地震学报》 CSCD 北大核心 2011年第1期62-66,共5页

利用有限单元法建立用弹簧阻尼单元近似模拟土-结构相互作用的风力发电机塔架结构模型。采用更新的拉格朗日增量有限元格式,逐步积分的Newmark法求解,通过算例分析了多维地震荷载作用下风力机塔架结构的时程响应规律,研究了P-Δ效应、... 利用有限单元法建立用弹簧阻尼单元近似模拟土-结构相互作用的风力发电机塔架结构模型。采用更新的拉格朗日增量有限元格式,逐步积分的Newmark法求解,通过算例分析了多维地震荷载作用下风力机塔架结构的时程响应规律,研究了P-Δ效应、竖向地震作用和土-结构相互作用的影响。分析得出:土-结构相互作用对风力发电机塔架结构的地震动力响应的影响不容忽视,在材料线弹性范围内竖向地震荷载和P-Δ效应对结构的动力特性影响较小。 展开更多

关键词 地震响应 风力发电机塔架 P-Δ效应 土-结构相互作用

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基于传递矩阵法的风力发电机组塔架结构分析 被引量：4

18

作者 王孟 王璋奇 江文强 《中国工程机械学报》 2009年第2期131-136,共6页

风力发电机组塔架是锥筒形的高耸空间钢结构,作用载荷复杂.依据其几何特征和复杂的受力特征,将其简化成集弯曲变形、扭转变形、轴向压缩变形为一体的复杂梁柱变形与强度问题来处理,得到了复杂载荷作用下风力发电机塔架结构的梁柱力学模... 风力发电机组塔架是锥筒形的高耸空间钢结构,作用载荷复杂.依据其几何特征和复杂的受力特征,将其简化成集弯曲变形、扭转变形、轴向压缩变形为一体的复杂梁柱变形与强度问题来处理,得到了复杂载荷作用下风力发电机塔架结构的梁柱力学模型和变形分析的挠曲线微分方程,导出了梁柱单元的各种传递矩阵公式,引入风力发电机塔架结构分析的全状态参数的概念,集成得到风力发电机塔架结构分析的全状态参量传递矩阵公式及传递矩阵分析方法.编制分析程序,实例分析表明:传递矩阵法是风力发电机塔架结构分析的快速有效方法,它不仅可以考虑具有非线性特征的风力发电机塔架的力-变形(P-Δ)效应,而且有编程简单,计算量小等特点. 展开更多

关键词 风力发电机塔架 传递矩阵法 纵横弯曲 P-Δ效应

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风力发电机塔架的优化及仿真 被引量：5

19

作者 祝水琴 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第4期237-238,共2页

塔架支撑位于空中的风力发电系统,塔架与基础相连,承受风力发电系统运行引起的各种载荷,同时传递这些载荷到基础,使整个风力发电机组能稳定可靠运行。对20kW风力发电组的塔架进行了三维建模,根据动力学特性确定塔架所受的各种载荷。利用... 塔架支撑位于空中的风力发电系统,塔架与基础相连,承受风力发电系统运行引起的各种载荷,同时传递这些载荷到基础,使整个风力发电机组能稳定可靠运行。对20kW风力发电组的塔架进行了三维建模,根据动力学特性确定塔架所受的各种载荷。利用Ansys软件对塔架进行网格划分并施加边界条件,通过有限元法准确计算出塔架的应力变化,对塔架的强度、刚度、塔架的最大位移变形量进行了仿真分析,从而为塔架的优化设计提供依据,并将所设计的20kW塔架应用于实际生产中,取得了良好的经济效益。 展开更多

关键词 风力发电机塔架 有限元法 动力学模型 强度 仿真分析

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风力机塔架结构风振试验的模化方法

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作者 周必成 王永智 卢水章 《气动实验与测量控制》 CAS CSCD 1989年第1期43-48,共6页

本文讨论了风力机塔架相似模型的建立,并把强风瞬时风速记录变换为符合相似条件的风模型。采用激振器对塔架模型做模拟风激振试验以及在静风荷载作用下塔架模型的光弹终验。上述工作组成了完整的风致结构振动的模化实验方法。

关键词 风力机塔架 相似模型 风振试验

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