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风浪联合作用下近海风力机整机仿真分析

发布时间:2018-08-06 15:20
【摘要】:本文依托教育部博士点基金项目(编号:20125522110004)和重庆市自然科学基金重点项目(编号:cstc2013jjB3002),以江苏省如东县近海及潮间带风电场建设项目为工程背景,通过使用数值模拟的方法并与理论分析相结合,针对风、浪场的仿真方法以及风、浪场作用下近海风机整机的结构特性仿真进行了研究。(1)基于三维建模软件SolidWorks,在对近海风机的结构进行分析后完成了各个主要部分模型的建立以及整机的装配,实现了模型的建立。(2)研究了数值造波常用方法并总结了各方法的优缺点。基于CFD软件FLUENT,通过二阶Stokes波的波浪理论和数值造波方法,使用用户自定义函数(UDF)进行开发,完成了近海风机仿真波浪场的建立。通过将数值仿真波浪场的有关结果和参数与理论解析情况的对照分析,证明了此种方法是可行的。(3)分析了包括大气边界层、平均风速剖面以及湍流边界条件在内的近海风场的特性,并使用分析结果在FLUENT中建立了近海风机的仿真风场。通过仿真结果中风速剖面的指数律分布的呈现说明成功完成了风场的仿真,也验证了整个仿真过程的可行性。(4)系统分析了流固耦合的方法并据此建立了近海风机在风、浪联合情况下的流固耦合计算流程,完成了近海风机的流固耦合计算。随后对风浪场流场情况和流场作用在风机的表面压强进行了分析,同时研究了风机的整机结构在外部荷载作用下的应力、应变特性,并给出了其安全评价方面的建议。
[Abstract]:This paper relies on the doctoral Program Foundation of the Ministry of Education (No.: 20125522110004) and the key project of Chongqing Natural Science Foundation (No.: cstc2013jjB3002), and takes the construction project of wind farm in the coastal and intertidal zone of Rudong County, Jiangsu Province, as the engineering background. By using the method of numerical simulation and combining with theoretical analysis, the simulation method for wind, wave field and wind, The structural characteristics of offshore fan are simulated under the action of wave field. (1) based on 3D modeling software SolidWorks, after analyzing the structure of offshore fan, the establishment of each main model and the assembly of the whole machine are completed. The model is established. (2) the common methods of numerical wave generation are studied and the advantages and disadvantages of each method are summarized. Based on CFD software fluent, through the wave theory and numerical method of second-order Stokes wave, the simulation wave field of offshore fan is established by using user-defined function (UDF). It is proved that this method is feasible by comparing the results and parameters of the numerical simulation wave field with the theoretical analysis. (3) the analysis includes the atmospheric boundary layer. The characteristics of the near-sea wind field, including the mean wind profile and turbulent boundary conditions, are analyzed. The simulation wind field of offshore fan is established by using the analysis results in FLUENT. The exponential law distribution of wind speed profile in the simulation results shows that the wind field simulation has been completed successfully, and the feasibility of the whole simulation process has also been verified. (4) the method of fluid-solid coupling is systematically analyzed and the offshore fan in the wind is established accordingly. The fluid-solid coupling calculation flow of offshore fan is completed under the condition of combined wave. Then the wind wave flow field and the flow field acting on the surface pressure of the fan are analyzed, and the stress and strain characteristics of the wind turbine structure under the external load are studied, and the safety evaluation suggestions are given.
【学位授予单位】:重庆交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P731.2;TM315

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9 朱,

本文编号:2168134


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