海上浮式风机动态特性仿真及软件开发

发布时间：2023-04-05 03:29

　　海上风能资源丰富,研发海上风机成为一种趋势。但海洋环境复杂,深海风机结构承受着风载、波浪载荷和流载荷等多种随时间和空间变化的随机载荷,风机的某些结构如叶片、塔筒和浮式平台等也有可能由于外界激励力的作用导致破坏。因此针对海上浮式风机在深海海洋环境下进行动态特性研究对风机设计具有指导意义。FAST程序软件是由NREL(美国国家能源部可再生能源实验室)开发的开源程序,主要用于仿真风机各个工况下的载荷。本文利用FAST程序分析海上浮式风机的动态特性,对海上浮式风机的主要结构和整机进行了动态特性仿真,并开发了海上浮式风机设计与分析软件。所开展的主要工作包括:(1)根据IEC-61400-3风机设计规范,对NREL 5MW海上浮式风机在风载和波浪载荷联合作用工况下进行载荷分析。(2)根据线性化理论和模态分析理论对海上浮式风机进行模态计算。分析了风机不同转子转速下,风机叶片、塔筒和浮式平台各个自由度方向上的频率,得到了海上风机的坎贝尔图。(3)建立了海上浮式风机三维几何简化模型,研究了风机结构的振动疲劳。进行了共振条件下的载荷进行分析,得到了载荷的功率谱密度,利用有限元分析软件ANSYS分析了结构的...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 深海浮式风机
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本文研究的主要内容
第2章 浮式风机载荷与响应分析
    2.1 引言
    2.2 浮式风机受力分析
        2.2.1 风载荷
        2.2.2 水动力载荷
    2.3 IEC标准工况分析与仿真环境
        2.3.1 IEC标准工况分析
        2.3.2 风波载荷仿真模拟
    2.4 浮式风机载荷与响应分析
        2.4.1 叶片和塔筒载荷分析
        2.4.2 浮式风机平台响应分析
    2.5 不同类型浮式平台介绍与响应分析
    2.6 波谱类型对浮式风机结构载荷分析
    2.7 极端工况对浮式风机载荷影响
    2.8 本章小结
第3章 海上浮式风机模态分析
    3.1 引言
    3.2 风机结构线性化与模态分析理论
        3.2.1 风机结构线性化理论
        3.2.2 风机结构模态计算理论
    3.3 海上浮式风机模态分析
        3.3.1 叶片模态分析
        3.3.2 塔筒模态分析
        3.3.3 浮式平台及整机模态分析
    3.4 本章小节
第4章 海上浮式风机振动疲劳分析
    4.1 引言
    4.2 风力发电机疲劳计算方法
        4.2.1 Miner准则
        4.2.2 Steinberg法疲劳寿命预测
        4.2.3 振动疲劳寿命估算步骤
    4.3 海上风机结构随机振动分析
        4.3.1 几何模型建立
        4.3.2 PSD分析
        4.3.3 海上风机结构随机振动分析
    4.4 疲劳寿命预测
    4.5 本章小结
第5章 海上浮式风机设计与分析软件开发
    5.1 引言
    5.2 Pro/E二次开发思路和流程
        5.2.1 Pro/E二次开发思路
        5.2.2 Pro/E二次开发流程
    5.3 软件安装
    5.4 软件功能
        5.4.1 软件主界面和主要功能概述
        5.4.2 风机机械结构参数化建模
        5.4.3 FAST仿真模拟与仿真结果分析
        5.4.4 软件帮助说明
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3782638