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Analysis of static structural mechanics of vertical axis wind turbine with lift-drag combined starting structures
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作者 QU Chunming FENG Fang +2 位作者 LI Yan BAI Yuedi ZHAO Bin 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期923-928,共6页
The finite element analysis was carried out for a composite vertical axis wind turbine with lift-drag combined starting structures to ensure the structure safety of a vertical axis wind turbine(VAWT).The static and mo... The finite element analysis was carried out for a composite vertical axis wind turbine with lift-drag combined starting structures to ensure the structure safety of a vertical axis wind turbine(VAWT).The static and modal analysis of rotor of a composite vertical axis wind turbine was conducted by using ANSYS software.The relevant contour sketch of stress and deformation was obtained.The analysis was made for static structural mechanics,modal analysis of rotor and the total deformation and vibration profile to evaluate the influence on the working capability of the rotor.The analysis results show that the various structure parameters lie in the safety range of structural mechanics in the relative standards.The analysis showing the design safe to operate the rotor of a vertical axis wind turbine.The methods used in this study can be used as a good reference for the structural mechanics′analysis of VAWTs. 展开更多
关键词 vertical axis wind turbine finite element analysis static structural mechanics lift-drag combined starting structure model analysis
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气隙偏心对永磁发电机绕组绝缘温度特性影响
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作者 何玉灵 白怡凡 +4 位作者 张文 李勇 徐明星 王晓龙 唐贵基 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第5期944-954,共11页
绕组绝缘温度是影响永磁发电机发电效率和运行安全的重要因素,现有研究主要关注正常工况下的损耗-温升特性,对于非正常工况下铁芯-绕组的损耗-热载特性和绝缘温升规律研究亟待深入。本文以一台5kVA永磁发电机为例,对气隙偏心前后的发电... 绕组绝缘温度是影响永磁发电机发电效率和运行安全的重要因素,现有研究主要关注正常工况下的损耗-温升特性,对于非正常工况下铁芯-绕组的损耗-热载特性和绝缘温升规律研究亟待深入。本文以一台5kVA永磁发电机为例,对气隙偏心前后的发电机定子绕组绝缘温度场进行了分析。对发电机气隙偏心前后的气隙磁通密度、定子电流和损耗表达式进行了理论推导;根据传热基本原理,建立了发电机磁-热耦合三维模型,应用有限元仿真得到绕组绝缘温度场结果;通过实验对理论和仿真结果进行验证。结果表明,随着气隙偏心程度的增大,发电机各部分损耗增加,定子铁心及绕组绝缘的温度随之升高。同时基于偏心故障下的定子铁心和绕组绝缘温升特性,提出了一种新型的定子铁心通风结构改善发电机的通风散热,通过对比2种不同结构下的定子温度场,表明该结构明显降低了发电机定子铁心和绕组绝缘温度,为通风结构的设计提供了一定的参考。 展开更多
关键词 永磁发电机 气隙偏心 定子铁心 绕组绝缘 温度场 有限元法 故障诊断 结构优化
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2MW风力机全尺寸组合叶片的实验测试及仿真分析
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作者 龚曙光 蒋灵 +1 位作者 卢海山 谢桂兰 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期201-207,共7页
针对由DU+NACA翼型组合的风力机叶片,在完成其气动性能分析的基础上,构建全尺寸叶片的实验测试方案与有限元仿真分析模型,提出载荷转换的计算方法及其实验测试加载方式,对全尺寸组合叶片进行正挥舞、负挥舞、正摆振、负摆振4个方向的静... 针对由DU+NACA翼型组合的风力机叶片,在完成其气动性能分析的基础上,构建全尺寸叶片的实验测试方案与有限元仿真分析模型,提出载荷转换的计算方法及其实验测试加载方式,对全尺寸组合叶片进行正挥舞、负挥舞、正摆振、负摆振4个方向的静力试验和固有频率测试,以及模态分析与静强度仿真分析,所得结果显示叶片仿真分析所得到的固有频率与实测结果的相对误差小于3%,且第一阶固有频率与3倍叶片激励频率相接近,满足叶片的动力学性能要求;全尺寸叶片实验测试得到的应变与仿真分析结果具有相同的变化规律,证实了所建立全尺寸叶片测试方案与有限元仿真模型的可行性,同时所设计叶片具有良好的气动性能和较高的功率系数。 展开更多
关键词 风力机叶片 有限元分析 固有频率 全尺寸组合叶片 静力试验
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电磁-温度-流体场双向耦合下永磁同步风力发电机电感与磁链摄动分析
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作者 李洁 吴硕阳 +1 位作者 刘卫斌 周安跃 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期469-476,共8页
针对永磁同步风力发电机运行过程中因固有参数摄动导致电感和磁链计算精度偏低的问题,提出一种计及多场双向耦合效应的永磁同步发电机(PMSG)电感与磁链摄动分析的方法。以一台2 MW永磁同步风力发电机为例,首先,根据电磁学和传热学理论,... 针对永磁同步风力发电机运行过程中因固有参数摄动导致电感和磁链计算精度偏低的问题,提出一种计及多场双向耦合效应的永磁同步发电机(PMSG)电感与磁链摄动分析的方法。以一台2 MW永磁同步风力发电机为例,首先,根据电磁学和传热学理论,分析PMSG热源,建立电磁损耗模型,结合永磁同步风力发电机的螺旋水道结构,分析PMSG温升,建立温度-流体场模型,根据多物理场耦合机制建立PMSG电磁-温度-流体的多场双向耦合模型;其次,基于电磁-温度-流体场双向耦合模型,采用有限元交替迭代方法计算不同温度下PMSG的电感和磁链数值;最后,利用最小二乘法进行电感和磁链的数据拟合,得到风电工程背景下额定工况中PMSG电感和磁链的表达函数。与冻结磁导率法、有限元法进行对比分析,该方法获得的永磁同步风力发电机电感和磁链的摄动特性与表征方法有效且精确。 展开更多
关键词 风力发电机 损耗 温度 多场耦合 固有参数 有限元
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大型风力机叶片快速建模及损伤模拟方法研究
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作者 刘纲 杜昊天 +1 位作者 顾水涛 黎华 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第1期76-89,共14页
在复合材料叶片的损伤检测中,准确、快速地获得叶片损伤前后动力特性变化规律至关重要。为此,结合复合材料均匀化思想、扩展Bredt-Batho剪切流理论与损伤刚度退化理论,在有限元框架体系下提出了高效的复合材料叶片损伤模拟数值计算方法... 在复合材料叶片的损伤检测中,准确、快速地获得叶片损伤前后动力特性变化规律至关重要。为此,结合复合材料均匀化思想、扩展Bredt-Batho剪切流理论与损伤刚度退化理论,在有限元框架体系下提出了高效的复合材料叶片损伤模拟数值计算方法,并基于Python语言完成相应有限元程序开发。在此基础上,以复合夹芯悬臂梁作为研究对象,与ANSYS计算结果进行对比分析,验证了复合材料均匀化方法的合理性。同时,应用于模拟计算不同程度和位置损伤工况下NREL 5MW风机叶片的模态。结果表明,提出的数值计算方法很好地模拟了叶片前缘开裂损伤;叶片频率随着损伤程度加深逐渐减小;前缘裂纹对叶片挥舞方向的影响更大;在相同损伤程度下叶片前缘裂纹越靠近根部频率下降越多;叶根处的前缘裂纹对叶片摆振方向影响较大,叶尖处的前缘裂纹对叶片挥舞方向影响较大;叶片前缘裂纹对固有频率影响极小,以挥舞方向位移模态计算平均曲率模态损伤因子作为损伤识别指标能有效识别叶片前缘开裂损伤。 展开更多
关键词 风机叶片 复合材料 有限单元法 损伤模拟 模态分析
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基于改进遗传算法的临时转播塔结构优化设计方法
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作者 邢国华 陆勇健 +1 位作者 苗鹏勇 陈思锦 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第3期469-479,共11页
针对临时转播塔结构用钢质量较大且设计过程精细化程度低的问题,提出模块化临时转播塔结构及其优化设计方法.所提设计方法将参数化建模与综合优化相结合,利用ANSYS建立结构参数化有限元模型,考虑结构设计参数在寻优过程中引起的风荷载变... 针对临时转播塔结构用钢质量较大且设计过程精细化程度低的问题,提出模块化临时转播塔结构及其优化设计方法.所提设计方法将参数化建模与综合优化相结合,利用ANSYS建立结构参数化有限元模型,考虑结构设计参数在寻优过程中引起的风荷载变化;采用初始替换、差异化、自适应遗传等5种策略提升浮点数编码遗传算法(FGA)的搜索能力和收敛性能,提出改进浮点数编码遗传算法(IFGA),综合优化临时转播塔结构的尺寸、形状和杆件布置形式,实现结构轻量化设计.工程实例的应用表明,模块化临时转播塔结构的力学性能良好;在结构轻量化方面,IFGA算法相较于FGA算法优化结果在用钢质量上降低18.9%,相较于学校算法、鲸鱼算法及改进灰狼算法具有更高的计算效率和寻优能力;建议的优化设计方法高效、可靠,能在确保结构安全的前提下较初始方案在用钢质量上降低33.2%. 展开更多
关键词 结构优化 遗传算法 有限元 轻量化设计 临时转播塔
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大兆瓦风电机组偏航轴承力学及疲劳性能分析 被引量:2
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作者 郑昊天 李庆林 +2 位作者 季晔 朱川峰 刘璇 《轴承》 北大核心 2025年第3期8-17,共10页
受模型的复杂性和计算规模限制,针对大兆瓦风电机组偏航轴承的性能分析大多采用了简化模型。为此,详述了极限工况、疲劳工况下的数据处理方法,使用有限元软件搭建偏航轴承全实体化模型进行轴承静强度分析和套圈疲劳分析,该模型综合考虑... 受模型的复杂性和计算规模限制,针对大兆瓦风电机组偏航轴承的性能分析大多采用了简化模型。为此,详述了极限工况、疲劳工况下的数据处理方法,使用有限元软件搭建偏航轴承全实体化模型进行轴承静强度分析和套圈疲劳分析,该模型综合考虑了螺栓预紧力的影响,对偏航轴承的内外圈偏移量、密封性能,弹簧等效下的钢球载荷、接触角、截断角以及套圈拉压Von Mises应力和螺栓载荷等进行了全面分析。提出了一种基于雨流法将LDD转化为马尔科夫矩阵的方法,用于计算偏航轴承各部件的疲劳累计损伤。 展开更多
关键词 滚动轴承 偏航轴承 风力发电机组 疲劳寿命 有限元分析 雨流计数法
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基于本征正交分解的风电机组结构在线状态监测
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作者 金晓航 杨昊旋 +3 位作者 郭远晶 张杰 彭光健 翁泽宇 《太阳能学报》 北大核心 2025年第5期547-555,共9页
为掌握风电机组结构健康状态信息,降低运维成本,避免倒塔、叶片断裂等重大故障的发生,提出一种基于本征正交分解的风电机组大型结构部件的状态监测方法。所提方法使用本征正交分解对结构有限元模型进行降维分析,可减少计算成本,达到在... 为掌握风电机组结构健康状态信息,降低运维成本,避免倒塔、叶片断裂等重大故障的发生,提出一种基于本征正交分解的风电机组大型结构部件的状态监测方法。所提方法使用本征正交分解对结构有限元模型进行降维分析,可减少计算成本,达到在线监测的目的。针对塔筒与叶片的实际情况,分别构建有限元模型并降阶:将塔筒简化为梁的静力学问题,使用本征正交分解构建降阶模型,搭建试验平台验证方法的可行性;将叶片简化为中心刚体-柔性梁模型,通过模型的降阶分析,快速计算获取叶片的瞬态响应。通过与其他方法的对比分析以及结果的讨论,表明所提方法可有效实现风电机组结构部件健康状态的在线监测。 展开更多
关键词 本征正交分解 有限元法 风电机组 状态监测 塔筒 叶片
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基于数字孪生的风力机叶片撞塔分析
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作者 张宇 孙文磊 +2 位作者 王炳楷 刘涵 包胜辉 《机床与液压》 北大核心 2025年第12期200-206,共7页
大型风力机叶片在极端工况下发生变形导致与塔架碰撞的概率大于小型叶片,实时监测叶片的变形及应力载荷分布状况有助于发现叶片的损伤规律,对风力机组的安全与运维具有重要意义。以新疆某风场某2 MW风力发电机为对象,基于风力机叶片的... 大型风力机叶片在极端工况下发生变形导致与塔架碰撞的概率大于小型叶片,实时监测叶片的变形及应力载荷分布状况有助于发现叶片的损伤规律,对风力机组的安全与运维具有重要意义。以新疆某风场某2 MW风力发电机为对象,基于风力机叶片的力学模型,提出结合数字孪生和有限元分析的风力发电机叶片高斯过程回(GPR)归算法,建立了风力机叶片在生存风速下的分析代理模型。采用GPR模型对Fluent与LS-DYNA的有限元求解进行了预测分析。对长度为L的单叶片碰撞塔架过程进行了仿真,分析了0.4L、0.5L、0.6L、0.8L位置的位移和有效应力变化,确定了叶片碰撞情况下应力集中的位置,应当关注的关键位置为叶根距离叶尖0.8L与叶根附近。最后通过R2与NMAE准则评价证明了该数字孪生模型的可行性,满足工程应用要求。 展开更多
关键词 风力机叶片 动力学分析 数字孪生 有限元分析 代理模型
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5 MW垂直轴风力机结构设计研究
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作者 朱海波 缪维跑 +2 位作者 李春 王海生 岳敏楠 《机械强度》 北大核心 2025年第2期120-129,共10页
垂直轴风力机因其易大型化优势逐渐成为研究热点,但涉及结构方面的研究较为有限。因此,以5 MW垂直轴风力机为研究对象,提出了满足结构性能需求的叶片及支撑杆复合材料铺层设计方案。通过计算流体力学方法获得极端环境下气动载荷并加载... 垂直轴风力机因其易大型化优势逐渐成为研究热点,但涉及结构方面的研究较为有限。因此,以5 MW垂直轴风力机为研究对象,提出了满足结构性能需求的叶片及支撑杆复合材料铺层设计方案。通过计算流体力学方法获得极端环境下气动载荷并加载至风力机表面,利用有限元方法对其进行静力学及模态分析。结果表明,提出的风力机叶片、支撑杆及塔架等主要结构部件在极端载荷下有足够的安全性,其最大位移位于叶片尾缘顶部,最大应力位于塔架与支撑杆连接处,最大应变位于与支撑杆接触的叶片腹板;停机迎风状态下垂直轴风力机风轮仍存在较强的扭转载荷特征;风轮工作频率小于风力机1阶固有频率,且其相对差超过10%,风轮在额定条件下不会发生共振。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 叶片 复合材料 结构设计 有限元分析
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大型复合材料风电叶片吊装过程受力与失效分析
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作者 鲁晓锋 刘宇轩 +3 位作者 翟佳琪 张东坡 孟鑫淼 冯鹏 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期106-114,共9页
为获得风电叶片蒙皮在柔性吊装工况中的力学响应,避免夹芯蒙皮因吊装应力集中而受损,开展足尺风电叶片单点柔性吊装测试,研究吊装过程中的位移变化和应变分布规律,获得吊装失效模式。基于试验结果对比分析节点约束加载和柔性吊带加载两... 为获得风电叶片蒙皮在柔性吊装工况中的力学响应,避免夹芯蒙皮因吊装应力集中而受损,开展足尺风电叶片单点柔性吊装测试,研究吊装过程中的位移变化和应变分布规律,获得吊装失效模式。基于试验结果对比分析节点约束加载和柔性吊带加载两种有限元模型的准确性,进一步开展参数分析,研究影响柔性吊装的关键因素。结果表明:单点柔性吊装失效区域为吊点附近,与实际吊装工况失效模式一致;节点约束加载和柔性吊带加载均能较为准确地预测整体位移分布,但节点约束加载时蒙皮应变分布与试验差异较大,柔性吊带加载的结果更为准确;参数分析结果表明,接触应力随接触面积的增加而显著减小,增加吊带宽度、弹性模量和界面粗糙度能够有效降低接触界面应力集中程度,而吊点高度对吊装应变和接触应力的影响不显著。 展开更多
关键词 柔性吊带 风电叶片 夹芯结构 吊装试验 有限元模拟 复合材料
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大型风力机叶片碳-玻纤维混掺设计及结构性能分析
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作者 范士杰 缪维跑 +3 位作者 李春 王海生 朱海波 岳敏楠 《机械强度》 北大核心 2025年第2期111-119,共9页
为提高大型风力机叶片结构强度,已逐渐使用碳纤维材料替代传统玻璃钢纤维应用于铺层设计中,但碳纤维高昂的制造成本使其难以覆盖叶片整体区域。因此,研究叶片碳-玻纤维铺层材料混掺比例及相对位置对结构性能的影响有助于获得高性能、低... 为提高大型风力机叶片结构强度,已逐渐使用碳纤维材料替代传统玻璃钢纤维应用于铺层设计中,但碳纤维高昂的制造成本使其难以覆盖叶片整体区域。因此,研究叶片碳-玻纤维铺层材料混掺比例及相对位置对结构性能的影响有助于获得高性能、低成本的风力机叶片。通过Ansys软件调整叶片主梁对应位置的碳纤维和玻璃钢材料比例与铺设相对位置,并采用计算流体力学方法与有限元方法相结合的方式对其进行结构静力学、模态及屈曲分析。结果表明,叶片主梁使用碳纤维与玻璃钢纤维混掺铺层可获得与纯碳纤维叶片相近的性能表现;当碳纤维接近叶尖时,可提高叶片1阶模态和屈曲因子;而当碳纤维接近叶根时,对叶片最大应力应变方面的影响较小;在确保叶片稳定及抗共振性能的前提下,当碳纤维与玻璃钢纤维铺层比例为3∶1且碳纤维接近叶根时,叶片综合性能最佳。 展开更多
关键词 风力机叶片 碳纤维 玻璃钢 主梁 有限元方法
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风电偏航制动摩擦片动态磨损模拟及优化
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作者 李丽霞 王建梅 +1 位作者 候建 邵旭龙 《中国表面工程》 北大核心 2025年第1期290-302,共13页
风电偏航制动工况及偏航摩擦片的选型影响制动盘与摩擦片制动界面的磨损状况,摩擦片的严重磨损将破坏风机偏航系统的稳定性,严重影响风机运行的安全性及发电效率,现有对于偏航这类低速重载制动工况研究甚少。针对偏航制动过程中的磨损问... 风电偏航制动工况及偏航摩擦片的选型影响制动盘与摩擦片制动界面的磨损状况,摩擦片的严重磨损将破坏风机偏航系统的稳定性,严重影响风机运行的安全性及发电效率,现有对于偏航这类低速重载制动工况研究甚少。针对偏航制动过程中的磨损问题,考虑制动盘及摩擦片接触界面的动态变化,建立Q345E偏航制动盘及复合树脂基摩擦片组成的偏航制动器三维简化模型,将有限元法与Archard磨损模型结合,研究制动压力、偏航转速及摩擦因数对直边型和凸台型两种摩擦片在制动过程中磨损行为的影响。基于全因子仿真试验及响应面法建立响应面模型,开展相关参数优化。结果表明:不同工况下的摩擦片均在摩擦入口处磨损严重,磨损状态均表现出明显的前端效应;在同一影响因素下,磨损体积及磨损深度均随着影响因素的增大而增大,直边型摩擦片较于凸台型摩擦片耐磨性更强;制动压力与偏航转速对磨损深度及接触压力的影响显著,摩擦因数则对其影响较小;参数优化后的工况经实际仿真后与模型预测值误差小于5%,验证了响应面模型的准确性。有限元磨损模拟揭示了不同形状摩擦片对偏航制动磨损的影响机制,可为偏航摩擦片的选型提供技术及理论支撑。 展开更多
关键词 风电偏航制动器 Archard磨损模型 有限元分析 响应面法
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风电塔筒环法兰连接结构型高强铆钉的疲劳特性 被引量:1
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作者 樊轲 戴靠山 +2 位作者 衡俊霖 王睿 廖光明 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期151-161,共11页
结构型高强铆钉具有预紧力稳定、防松性能优异、抗疲劳和抗延迟断裂能力强等优点,有望取代目前风电塔筒环法兰连接采用的高强螺栓,但其在法兰中的疲劳性能尚待相关研究检验。针对采用结构型高强铆钉的环法兰连接,开展对照性模型疲劳试... 结构型高强铆钉具有预紧力稳定、防松性能优异、抗疲劳和抗延迟断裂能力强等优点,有望取代目前风电塔筒环法兰连接采用的高强螺栓,但其在法兰中的疲劳性能尚待相关研究检验。针对采用结构型高强铆钉的环法兰连接,开展对照性模型疲劳试验和精细化数值分析,探究其疲劳特性与劣化机理。基于环法兰荷载传递特征,在静载拉伸试验的基础上,开展12件模型试件的疲劳试验,包含高强螺栓和高强铆钉试件各6件;结合基于局部应变的SWT疲劳评价方法,开展精细化多尺度有限元分析。结果表明:两类试件的疲劳失效均易见于第一扣螺纹处;在200万次加载循环下,高强铆钉试件的平均等效疲劳强度为68.9MPa,较高强螺栓的52.1MPa提高约32.2%;由于高强铆钉与套环间的螺纹更加平缓且内、外螺纹间接触面积更大,更能有效降低螺纹根部应力集中,提升抗疲劳性能。对采用结构型高强铆钉的环法兰连接进行疲劳验算时,铆钉疲劳强度等级可取为FAT 56,配合指数常数m=3。 展开更多
关键词 风电塔筒 环法兰连接 结构型高强铆钉 高强螺栓 疲劳性能 模型试验 数值分析
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无叶片风力发电机及其风振特性研究
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作者 唐大伦 刘仰昭 +4 位作者 戴靠山 施袁锋 蒲琼 Del ChungMing Yang David Yáez 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期97-105,共9页
为探究无叶片风力发电机的风振特性,以某3 m高、额定功率100 W的无叶片风力发电机为研究对象开展研究。首先,建立风机的有限元模型,计算获得固有模态信息,并预测其风致振动;随后,对此风机的足尺模型进行风洞试验;最后,将试验结果与理论... 为探究无叶片风力发电机的风振特性,以某3 m高、额定功率100 W的无叶片风力发电机为研究对象开展研究。首先,建立风机的有限元模型,计算获得固有模态信息,并预测其风致振动;随后,对此风机的足尺模型进行风洞试验;最后,将试验结果与理论预测结果进行对比,综合分析其风致振动规律。结果表明:风机顶端横风向位移随着风速的增大表现出先增大后减小的趋势,呈现出典型的涡激振动现象,因此在高风速环境下无需考虑刹车系统等安全措施;同时,在风速稳定的情况下,风机顶端的位移时程接近标准正弦曲线,表现出稳定的风致振动;此外,风机各个方向的气动特征也大致相同,具有较好的全风向适应性,无需依赖额外的偏航系统即可应对风向改变。 展开更多
关键词 无叶片风力发电机 涡激共振 风洞试验 有限元计算
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基于Midas Gen的±800 kV直流极线RI电容器组抗震性能评估及防风加固研究
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作者 杨结春 朱杰鸿 马维勇 《高压电器》 北大核心 2025年第4期139-149,共11页
新疆地区高地震带强风沙环境条件对±800 kV直流极限RI电容器组的抗震和抗风性能影响较大,文中以新疆某特高压直流工程换流站±800 kV直流极限RI电容器组为研究对象,采用通用有限元软件MidasGen进行有限元分析。首先定义材料和... 新疆地区高地震带强风沙环境条件对±800 kV直流极限RI电容器组的抗震和抗风性能影响较大,文中以新疆某特高压直流工程换流站±800 kV直流极限RI电容器组为研究对象,采用通用有限元软件MidasGen进行有限元分析。首先定义材料和截面,建立±800 kV直流极限RI电容器组的Midas Gen模型,然后施加边界条件和载荷工况,仿真分析得到电容器塔架的模态、振型、应力和位移,结果表明±800 kV直流极线RI电容器组满足8度(0.2g)抗震要求。针对新疆地区强风沙环境对电容器塔架位移振动的影响,提出一种可以有效降低电容器塔架位移的防风加固措施,利用Midas Gen仿真结果表明防风加固措施对降低电容器塔架位移效果明显,为新疆地区高地震带强风沙环境条件下±800 kV直流极线RI电容器组的设计改进提供理论依据,确保特高压工程设备安全可靠运行。 展开更多
关键词 Midas Gen 电容器塔架 抗震 风荷载 位移 有限元模型
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风机塔筒流致振动的高精度数值模拟方法研究
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作者 王柯钦 王志成 姜孝谟 《计算力学学报》 北大核心 2025年第2期235-242,共8页
采用高精度谱元法模拟了雷诺数为1000条件下,圆柱长径比为60,圆柱高度为计算域高度一半时流致振动的情况,采用坐标变换法处理振动过程中边界的移动问题。通过对圆柱发生和不发生流致振动的情况进行模拟,得到了其表面的受力情况,通过快... 采用高精度谱元法模拟了雷诺数为1000条件下,圆柱长径比为60,圆柱高度为计算域高度一半时流致振动的情况,采用坐标变换法处理振动过程中边界的移动问题。通过对圆柱发生和不发生流致振动的情况进行模拟,得到了其表面的受力情况,通过快速傅里叶变换得到功率谱密度与频率在高度方向上的关系。利用λ_2涡识别方法对流场漩涡分布进行可视化处理。结果表明,不发生流致振动时受力在高度方向有一定对称性,且在y方向上呈周期性摇摆。二维涡量云图显示其漩涡尾迹呈标准的2S模式。发生流致振动时受力和位移整体集中在圆柱顶端,y方向上由于对称性而产生周期性的摇摆。在频率为0.127时发生锁定现象,产生较大的位移和力。流场漩涡分布变得更加离散和复杂。最后,通过整合计算结果,初步判定高精度谱元法在模拟风机塔筒流致振动的研究中有足够的精度和应用范围。 展开更多
关键词 数值模拟 流致振动 谱元法 坐标变换 风机塔筒
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基于有限元的海上风机雷电电磁暂态分析
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作者 张萍 杨晓磊 +3 位作者 张国峰 吴伟强 陈程 李练兵 《高压电器》 北大核心 2025年第2期151-157,164,共8页
风机一旦遭受雷击,机组内部会产生强烈的电磁干扰,影响风机正常运行。为研究雷电击中海上风电机组机舱部位时对风机电子设备造成的电磁影响,文中搭建了基于有限元的海上风机机舱、塔筒及接地体模型,进行海上风机机舱遭受雷击时电磁暂态... 风机一旦遭受雷击,机组内部会产生强烈的电磁干扰,影响风机正常运行。为研究雷电击中海上风电机组机舱部位时对风机电子设备造成的电磁影响,文中搭建了基于有限元的海上风机机舱、塔筒及接地体模型,进行海上风机机舱遭受雷击时电磁暂态分布模拟实验,并提出相应的雷电防护措施。仿真结果显示,雷电击中机舱时塔筒顶部的磁感应强度最大,高达3.24×10^(-4) T,沿塔筒壁向四周逐渐衰减;磁感应强度随接地体所处环境中海水深度的增大而增大;对比风机在海洋环境下首次雷击和二次雷电回击下的电磁场分布,二次雷电流回击比首次雷击产生的磁场幅值小,约为首次雷击的1/4,但其波动更为剧烈。 展开更多
关键词 海上风机 Ansys-Maxwell 电磁暂态分析 偶极子法 有限元
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基于有限元分析的汽轮机低应力锁紧叶片设计优化
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作者 董玉贵 张博伟 +4 位作者 蔡虎 杨民民 余红兵 陈超 巩伟 《汽轮机技术》 北大核心 2025年第4期260-264,共5页
针对传统T型叶根锁紧叶片采用销钉固定而引发的应力集中的问题,提出一种具有锁齿结构的T型叶根锁紧叶片设计方案,并通过ANSYS Workbench对锁紧叶片进行有限元分析。结果表明,锁紧叶片的最大等效应力集中于第一道齿挤压面与叶根过渡圆角... 针对传统T型叶根锁紧叶片采用销钉固定而引发的应力集中的问题,提出一种具有锁齿结构的T型叶根锁紧叶片设计方案,并通过ANSYS Workbench对锁紧叶片进行有限元分析。结果表明,锁紧叶片的最大等效应力集中于第一道齿挤压面与叶根过渡圆角处,为减小第一道齿所承受的最大等效应力,提出对原锁紧叶片接触面倾斜角、节距、齿数及锁齿圆角结构优化方案,优化后锁紧叶片最大等效应力降幅达23.5%,第一道齿特定路径的平均等效应力降低29.01%。 展开更多
关键词 汽轮机 T型叶根 有限元方法 锁紧叶片 结构优化
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风机单桩基础点蚀坑疲劳裂纹萌生预测
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作者 林琳 徐浩然 +3 位作者 宋志豪 沈盼盼 陈念众 赵仕伦 《中国海上油气》 北大核心 2025年第3期235-243,共9页
海上风机单桩基础受海水腐蚀影响,表面易形成大量点蚀坑,从而显著降低基础的疲劳寿命。本文针对含点蚀坑风机单桩基础的疲劳裂纹萌生问题,重点展开点蚀坑对疲劳裂纹萌生寿命的影响。研究中引入“累积内聚力长度变化”的概念,开发了一种... 海上风机单桩基础受海水腐蚀影响,表面易形成大量点蚀坑,从而显著降低基础的疲劳寿命。本文针对含点蚀坑风机单桩基础的疲劳裂纹萌生问题,重点展开点蚀坑对疲劳裂纹萌生寿命的影响。研究中引入“累积内聚力长度变化”的概念,开发了一种适用于点蚀坑疲劳裂纹萌生寿命预测的改进循环内聚力模型。通过模型预测值与疲劳裂纹萌生实验数据的对比分析,验证了所开发模型的准确性。基于该模型,进一步开展了含点蚀坑风机单桩基础疲劳裂纹萌生过程的数值模拟研究。结果表明:当点蚀坑深度为2.3 mm、宽深比为4时,其疲劳裂纹萌生寿命对应力幅值变化表现出极高的敏感性;特别是当应力幅值在50~65 MPa时,每增加5 MPa应力幅值,将导致疲劳裂纹萌生寿命降低42.6%~46.1%。这一现象充分说明点蚀坑周围的局部应力集中对疲劳裂纹萌生行为具有决定性影响。本研究所提出的改进循环内聚力模型能够合理地描述点蚀坑疲劳裂纹的萌生过程,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 风机单桩基础 点蚀坑 疲劳裂纹萌生 循环内聚力模型 有限元模型
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