基于不同风速的湍流风模型下叶轮载荷分析.pdfVIP

2011年7月 机床与液压 Ju|．2011 第39卷 第 13期 MACHINETOOL HYDRAULICS V01．39No．13 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．13．002 基于不同风速的湍流风模型下叶轮载荷分析 吴安 ，孙文磊 (新疆大学机械工程学院，新缰乌鲁木齐830047) 摘要 ：针对风机叶轮过载失效的情况，计算风机叶轮的载荷。利用三维软件建立叶轮三维模型，详细介绍三维湍流风 模型的建立过程 ，仿真得到3种不同风速的湍流风模型下叶轮所受载荷，并对其进行分析，为风力发电机组主要零部件的 优化设计提供参考。 关键词：叶轮 ；风速；湍流；风模型；载荷 中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2011)13—006—4 AnalysisofRotorLoadsBasedonTurbulentW indM odelwithThree DifferentW indSpeeds WU An．SUN Wenlei (SchoolofMechanicalEngineering，Xi~iangUniversity，UrumqiXi~iang830047，China) Abstract：Theloadsoftherotorwerecalculatedbyaimingatthecasesofrotorfailurecausedbyoverload．The3D rotormodel wasbuiltby3Dsoftware，andtheprocesswasdescribedthatthe3Dturbulentwindmodelwasbuilt．According|ytheloadsoftherotor werecalculatedunderthe3D turbulentwindmodelwiththreedifferentwindspeedsandtheywereanalyzed．Itprovidesreferencesfor theothermainparts’designandoptimization． Keywords：Rotor；Windspeed；Turbulence；Windmodel；Load 风力发电机运行在复杂的自然环境中，自然风具 覆盖，对每个栅格点，都产生分离的时间关系曲线， 有随机性和不确定性 ，所受载荷情况非常复杂，主要 并且每条时间关系曲线都具有正确的单点风紊流频谱 包括空气动力载荷、重力载荷和惯性载荷。在风力机 特性，对每对时间关系曲线均有正确的交叉频谱或相 的设计研究中，为了对风力机零部件进行强度分析、 干特性 ，但采用这种模式的湍流风模型进行计算要考 结构力特性分析以及寿命计算，确保风力机在其设计 虑到叶轮受载中非常重要的 “涡流切片”传递 ，它 寿命内能够正常地运行，必须对风力机及其零部件所 与转动叶片有关 ，是疲劳载荷的主要来源。 受外载荷进行计算和分析。 目前比较真实的模拟大气层的两种紊流模型是 而风力发电机组通过叶轮吸收风能转化为机械 vonKarman模型和 Kaiman模型，文中只介绍基本的 能 ，所以叶轮是风力发电机组中主要的受力部件 ，它 vonKarman模型。根据vonKarman模型，对于紊流纵 的受力将直接影响到后续的零部件载荷和设计。风力 向分量的自频谱密度，具有下列关系式 ： 发电机组零部件因过载而失效 ，不但带来成本上的增 加，而且会引发安全事故 ，影响正常的风机运行和发 or： (1+70．8 ) 电时间。随着风力发电机组 13趋