基于有限元法的索塔式風(fēng)機(jī)塔架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、塔架作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要支撐結(jié)構(gòu)，將風(fēng)輪抬升到工作高度獲得驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的能量。塔架重達(dá)百余噸，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的不斷提高，塔架的重量也在隨之增加。有關(guān)資料顯示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架的制造成本至少占總成本的18％。近年來(lái)，我國(guó)加大了風(fēng)力發(fā)電的投入，年裝機(jī)容量不斷提高，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)尤其是海上風(fēng)電技術(shù)得到發(fā)展，作為風(fēng)力發(fā)電大國(guó)，在保證塔架安全性能的前提下，研究新型塔架，優(yōu)化塔架結(jié)構(gòu)，降低塔架制造成本，對(duì)降低風(fēng)力發(fā)電成本具有重要意義。
　　本文

2、以某實(shí)際項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)主流1.5MW水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)圓錐式塔架的基礎(chǔ)上設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉索的索塔式塔架為研究對(duì)象，采用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)索塔式塔架在五種工況下進(jìn)行進(jìn)行了靜強(qiáng)度分析；對(duì)塔架在三種工況下進(jìn)行了穩(wěn)定性分析以及動(dòng)力特性分析，得到索塔式塔架結(jié)構(gòu)在各工況下的力學(xué)性能指標(biāo)都符合相關(guān)規(guī)范的要求。
　　利用ANSYS的優(yōu)化模塊對(duì)塔架結(jié)構(gòu)的塔架壁厚進(jìn)行優(yōu)化了設(shè)計(jì)，得到優(yōu)化后的塔架結(jié)構(gòu)模型，在質(zhì)量較小的同時(shí)，塔架的應(yīng)力分布更趨于均

3、勻，塔架的各項(xiàng)指標(biāo)相應(yīng)都符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，塔架的一階頻率減小，塔架的剛度減小，穩(wěn)定性得到增強(qiáng)。
　　將不同批次的拉索預(yù)張力塔架模型的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得到拉索預(yù)張力與塔架頂端最大位移值的線性關(guān)系和拉索預(yù)張力與塔架上下部最大應(yīng)力值的線性關(guān)系，說(shuō)明本文中研究的索塔式風(fēng)機(jī)塔架結(jié)構(gòu)剛度較大。
　　對(duì)索塔式塔架拉索的布置進(jìn)行了優(yōu)化分析，得到索塔式風(fēng)機(jī)塔架拉索在相同高度下一層布置時(shí)受力性能更優(yōu)塔架結(jié)構(gòu)；索塔式風(fēng)機(jī)塔架拉索在相同根數(shù)一層