多设计载荷工况下风机整机动载荷特性分析

杨长辉¹，滕举元²，袁彬书³，余俊炜²

1. 汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室2. 重庆理工大学机械工程学院3. 重庆齿轮箱有限责任公司

摘 要：为研究风力发电机组在多种设计载荷工况下的动载荷特性,采用SIMPACK、TurbSim和AeroDyn软件协同仿真,以某5MW近海风力发电机组为例,在SIMPACK中建立其整机气-弹-控耦合仿真模型;根据IEC61400-1中规定的设计载荷工况,将风机叶片和塔架考虑为柔性体,使用PID变桨控制策略,模拟风机在正常湍流、极端湍流以及空载工况下风机运行情况,获得了风机轮毂处风速、叶片变桨角度及叶片载荷变化曲线;并对叶片根部载荷做频谱分析,发现叶根载荷频谱中轮毂转频对应频率处出现较大的峰值,是影响叶片疲劳寿命的主要因素。研究结果可为风力发电机组仿真及优化设计提供参考。

关键词：多体动力学仿真;动载荷特性;设计载荷工况;湍流风载;