基于数值风洞的风机风振效应研究-结构工程专业论文.docxVIP

内蒙古工业大学硕士学位论文 内蒙古工业大学硕士学位论文 内蒙古工业大学硕士学位论文 内蒙古工业大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 陆地风力发电机在受到极端风力作用时，其支撑结构所受荷载较大，有必要进 行相关结构分析。本文以内蒙古西部某大型风机为参照对象，通过数值模拟，对其 进行风振效应相关研究。 数值模拟方法主要依据数值风洞技术。风场流体模型根据有限体积法建立，模 型尺寸足够大以消除流域截面变化和风场边界对流体发展的影响。结构固体模型依 照实际风机模型进行全尺寸有限元简化建模，其中塔架部分具有较高还原度，便于 结构分析。之后将流体域和固体域通过流固耦合接触面连接，实现两模型数据传输， 最终建立一个“风场-风机”一体化分析模型。 根据当地三十年来实际气象资料，通过理论分析和编程实现，得到风场入口全 平面风速时程数据。将此结果输入到数值风洞上，通过流体力学模块计算，用以模 拟极端气象条件下的风场情况。在后处理中，可以依据此结果查看风场中流体的实 时运动，分析风机周围流体的变化。之后可以根据流固耦合接触面所传递的结果， 得到风机结构所受风荷载的实时情况。将此结果导入到结构计算模块，用以进行诸 如静力、模态、屈曲和动力时程等力学分析。 文中风机上部结构底端固接在地面上，并没有考虑地基与基础相关内容。通过 对固接面受力进行计算和统计，可以得到基础顶面所受荷载的实时情况。将此作为 条件可以用来分析不同地基与基础形式下风机下部结构和周围土体的受力情况。 此一体化数值风洞模型，具有较强的通用性和自定义性。可以根据不同模拟需 求较为自由的更改参数，且自动化水平较高，为进行后续类似实验提供方便。 关键词：风力发电机，数值风洞，流固耦合 I ABSTRACT The wind turbines on land when subjected to extreme wind effect, the support structures suffered large loads, it is necessary to carry out the relevant structural analysis. This article regards a large wind turbines in the west of Inner Mongolia as a reference object, through numerical simulation, discusses its wind- up effect related research. In this paper, the numerical simulation method is based on numerical wind tunnel technology. Wind fluid model based on the finite volume method is established, the model size is large enough to eliminate the effects of changes in wind fields drainage area section of the fluid boundary development. In accordance with the actual structure of the solid model of a full- size model of the wind turbine simplified finite element model, which has a high degree of reduction tower sections to facilitate structural analysis. Put the fluid and solid domains together with fluid-solid contact surface to achieve data transmission. Then the Wind-Wind Turbine integrated analysis model has been eventual established. According to the local meteorological data actually three decades, through theoretical analysis and programming, to get away when the wind field data entry whole plane wind speed. This result is inpu