风力机结构耦合振动分析

资 源 简 介

风力机结构耦合振动分析

详 情 说 明

风力机结构耦合振动分析是研究风力发电机组在气动载荷与机械传动相互作用下的复杂动力学行为。其核心在于解决气动弹性、传动链扭振与结构变形之间的多物理场耦合问题。

典型分析流程通常从气动力计算入手，采用通用动态尾流理论模拟非定常气动载荷，能准确捕捉叶片旋转过程中的入流角变化和三维流动效应。传动链建模则通过集中质量法构建包含主轴、齿轮箱和发电机的多自由度系统，在MATLAB/Simulink中实现扭矩传递与转速变化的动态仿真。

关键技术突破在于建立ADAMS柔性多体模型与控制系统仿真的双向耦合：一方面将气动载荷映射到柔性叶片结构上，考虑挥舞-摆振耦合变形；另一方面将传动系统输出的反扭矩反馈至风轮旋转动力学模型。这种联合仿真方法首次实现了气动-结构-传动闭环交互作用的完整模拟。

相较于传统单学科仿真，该耦合分析方法能显著提升振动特性预测精度。实验验证表明，联合仿真结果与实测数据在主要共振频率和阻尼特性上误差小于8%，尤其能准确再现变速工况下叶片-塔筒耦合振动现象，为风力机疲劳寿命评估和控制系统设计提供了更可靠的仿真工具。