离岸风力发电系统结构设计和仿真课件.pptx

1、离岸风力发电系统的结构设计离岸风力发电系统的结构设计和和仿仿真真CONTENTS离岸风电行业的结构仿真需离岸风电行业的结构仿真需求求21ANSYS 结构仿真解决方案结构仿真解决方案3案例分享案例分享42 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017 离岸风电的发展对传统离岸风电的发展对传统风风电系电系统统提出提出了了更高更高的的要要求求离岸风电的发展客户需求的提高3 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017离岸风电的发展离岸风电的发展 装装机机量量全球离岸风电累计装机容量（兆瓦）数据来源：GWEC（2011-2

2、015），EWEA（1998-2010）4 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017离岸风电的发展离岸风电的发展 装装机机量量数据来源：CWEA（2013）500400300200100060020072008200920102011全国离岸风电累计装机容量20122013全国离岸风电累计装机容量5 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017离岸风电的发展离岸风电的发展 位置位置陆地浅海深海6 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017离岸风电的发展离岸风电的发展 结

3、构结构基座式塔架式漂浮式7 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017客户需求客户需求的的提高提高8 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017 目的：更高的产能目的：更高的产能 方方法法：更强的风力：更强的风力 结果：结果：更大的载荷由路上转为离岸，由固定转为漂浮 需求需求：更高的强度更好的疲劳性能CONTENTS离岸风电行业的结构仿真需离岸风电行业的结构仿真需求求2离岸风电行业的发展趋势离岸风电行业的发展趋势1ANSYS 结构仿真解决方案结构仿真解决方案3案例分享案例分享49 2017 ANSYS,Inc.

4、August 3,2017ANSYS UGM 2017离岸风电行业的离岸风电行业的关注关注焦焦点与点与分分析析需需求求10 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017 风机叶片：风机叶片：复合材料强度、刚度、振动 轮毂：轮毂：结构强度、连接部件强度、疲劳 传动系统：传动系统：主轴强度、刚度齿轮箱体与增速设计 发电机：发电机：电机性能 底板与舱盖：底板与舱盖：强度、变形 控制系统：控制系统：偏航系统、刹车系统的机构传动电子控制 塔架：塔架：结构强度、屈曲、振动基础设计离岸风电行业的离岸风电行业的结构结构仿真仿真需需求求特特点点11 2017 ANSYS,

5、Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017 可靠性高可靠性高 结构复杂、工作环境恶结构复杂、工作环境恶劣劣 新技术、新材料应用多新技术、新材料应用多 数字样机的应用迫切数字样机的应用迫切 自主研发的比自主研发的比重大重大离岸风电行业离岸风电行业的的结构结构仿仿真所真所涉涉及的及的学学科科 结构设计结构设计 空气动力学空气动力学 电磁学电磁学 机构运动学机构运动学 疲劳疲劳 复合材料力学复合材料力学应力/变形分析流速和流线分析感线分析刚体动力学分析转子动力学分析电机磁焊接部件的疲劳分析稳 定 性 分 析运输及安装过程分析12 2017 ANSYS,Inc.August 3,2

6、017ANSYS UGM 2017CONTENTS离岸风电行业的结构仿真需离岸风电行业的结构仿真需求求2离岸风电行业的发展趋势离岸风电行业的发展趋势1ANSYS 结构仿真解决方案结构仿真解决方案3案例分享案例分享413 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017ANSYS 结构仿真解决方案结构仿真解决方案14 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017 通用产品通用产品SpaceClaimACPANSYS MechanicalExplicit/AutodynCFX/FluentANSOFT 专用产品专用产品Aq

7、waCONTENTS离岸风电行业的结构仿真需离岸风电行业的结构仿真需求求2离岸风电行业的发展趋势离岸风电行业的发展趋势1ANSYS 结构仿真解决方案结构仿真解决方案3案例分享案例分享415 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017轮毂轮毂 载荷：载荷：承担叶片的气动载荷合其他动态载荷 分析目标：分析目标：强度、变形、疲劳16 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017轮毂轮毂 分析过程：分析过程：CAD模型导入网格划分与加载计算并查看结果17 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS

8、 UGM 2017轮毂轮毂 轮毂疲轮毂疲劳劳分析分析18 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017法兰（螺栓）连接法兰（螺栓）连接 载荷：载荷：连接载荷 分析目标：分析目标：强度、变形、疲劳 难点：难点：接触非线性的定义与处理收敛性和计算效率19 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017法兰（螺栓）连接法兰（螺栓）连接20 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017主轴主轴 载荷：载荷：扭转载荷 分析目标：分析目标：强度、刚度、疲劳高速轴转子动力学21 2017 A

9、NSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017主轴主轴 高速高速轴轴转子动力学转子动力学22 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017齿轮箱齿轮箱 箱体刚度与强度箱体刚度与强度 齿齿轮轮设计设计齿轮箱结构变形图23 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017齿轮箱齿轮箱 齿轮非线性接触计算齿轮非线性接触计算24 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017底板底板 载荷：载荷：叶轮载荷电机、齿轮箱、刹车的反作用载荷 分析目标：分析目标：保证刚度

10、、以保持部件相对位置和位移25 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017塔架塔架 结构形式：结构形式：桁架式、圆筒式、拉索式 载荷：载荷：稳定载荷：气动推力和扭矩、塔头重量动载荷：启动停机的共振 分析目标：分析目标：承载能力，静强度问题抗屈曲能力，稳定性问题疲劳问题启动停机时叶片通过频率避开固有频率26 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017塔架塔架 塔架静强度分析塔架静强度分析27 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017项目页显示多种“Mechanical”

11、系统在 DesignModeler 中显示构套结 构的细节模型Mechanical 中的模型弯矩工况构建上的剪切力 和弯矩分布28 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017塔架结构分析塔架结构分析塔架塔架 塔架屈塔架屈曲曲分析分析29 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017风轮叶片性能分析风轮叶片性能分析30 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017 风轮叶片性能分析风轮叶片性能分析风轮叶片性能分析风轮叶片性能分析31 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017 风轮叶片性能分析风轮叶片性能分析风轮风轮叶片静强度叶片静强度分分析析32 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017风轮叶片模态分析风轮叶片模态分析33 2017 ANSYS,Inc.August 3,2017ANSYS UGM 2017感谢聆听感谢聆听