浮式風力機的案例
【數值仿真】海上浮式風力機動力響應分析與數值仿真關鍵技術研究
本文以實際工程項目為例,研究漂浮式海上風力機在數值仿真過程中的關鍵技術。通過建立等效推力模型等手段,實現工程樣機的數值建模并進行典型工況的動力響應分析。本文的研究成果可以有效解決實際工程項目中浮式風力機數值模型建立的難點,對促進我國風電產業技術發展,加速我國海上風電商業化進程具有重要意義。
浮式風力機數值模型建立方法
目前,對于風力機氣動載荷的計算大多采用葉素-動量理論,盡管該方法無法給出葉片翼型附近的流場信息,但是,其計算簡便效率高,廣泛應用于浮式風力機工程計算。水動力載荷的分析則主要基于三維勢流理論,采用海洋工程領域常用的水動力分析軟件求解浮體水動力系數,進而進行時域水動力分析。由于三維勢流理論無法考慮浮體的黏性效應,軟件采用Morison方程的拖曳項模擬浮式風力機的黏性阻尼。
浮式風力機系統結構形式復雜,既包括了葉片、塔柱和傳動軸等柔性構件,又包括了機艙和浮式基礎等剛性結構。因此,不同數值仿真軟件對于浮式風力機系統結構動力學模型的建立區別較大。目前,對于浮式風力機整體結構采用的建模方法主要有多體方法和有限元方法,對于葉片和塔柱等彈性體動力響應的求解則主要采用模態法和有限元方法。
海上浮式風力機數值仿真模型建立
本文以某浮式風力機工程項目為例,針對海上浮式風力機工程樣機在數值仿真過程中的關鍵技術進行研究。浮式風力機系統的結構形式如圖1所示,整個系統上部設置7.25MW風力發電機,底部采用四立柱半潛型浮式基礎。系泊系統的布置情況如圖2所示,在每個邊立柱的底部設置3根系泊錨鏈,采用3×3的懸鏈線式系泊。
圖1 浮式風力機結構示意圖
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圖2 浮式風力機系泊系統布置圖
水動力模型的建立
在AQWA中建立浮式基礎的水動力模型如圖3所示。
展開 學術論文|面向深遠海的新型海上風力機浮式平臺水動力性能研究
論文題目：面向深遠海的新型海上風力機浮式平臺水動力性能研究
論文作者：蔡新，張洪建，王浩，謝姣潔，汪亞洲
所屬單位：河海大學力學與材料學院，大連理工大學建設工程學部，江蘇省風電機組結構工程研究中心，南京皖工高新技術研究院，沿海開發與保護協同創新中心
發表期刊：中國電機工程學報
01
問題的引入
目前海上風機浮式平臺相關研究主要均針對某一特定指標進行個性化方案設計，尚未建立較為完善的海上風力機浮式平臺設計體系，并對海上風力機浮式平臺的水動力性能進行系統研究
系泊失效后漂浮式風力機平臺動態響應研究
潘甜[7]研究發現組合系泊系統可為浮式平臺提供更大的回復力。張亮等[8]將Spar平臺系泊改為包括錨鏈、重塊及彈性系泊的組合系泊，發現彈性系泊可有效降低平臺動態響應與系泊張力，且彈性系泊的位置對結果無明顯影響。趙永生等[9]針對漂浮式風力機可能遭遇到的極端惡劣海洋環境，通過極端載荷統計外推的方法得到了不同概率極端海況下張力腿平臺葉根受力情況。馬剛等[10]對某半潛式浮式風力機開展氣動-水動-伺服-彈性耦合數值模擬，預報不同向變極端相干陣風（ECD）工況與浪流耦合環境下系統的氣動和水動響應，發現在9s左右所研究浮式風力機的系泊張力最大，可能造成系泊線的斷裂，這是影響系泊安全的關鍵參數。
針對系泊失效下漂浮式風力機浮動特性及動態響應方面，亦有學者開展了相關研究。Bae等[11]建立了漂浮式風力機氣動-水動-伺服-彈性-系泊全耦合模型，通過對半潛平臺系泊失效進行靜態和穩態分析，發現因系泊失效引發的漂浮式平臺橫向受力不均產生的扭矩導致上部風輪發生偏航。Yang等[12]基于FAST的漂浮式風力機氣動-水動-系泊全耦合系統，對不同位置系泊失效下10MW多浮體平臺動態響應，發現系泊失效后平臺平動位移與轉動偏轉角均明顯增大，且剩余系泊張力增大了165%。胡超等[13]分析了極端海況下半潛平臺系泊失效后剩余系泊張力情況，發現系泊受力安全系數減小。施偉[14]研究了單根系泊失效下的半潛平臺動態響應，發現失效后平臺縱蕩穩定性下降，響應大幅增加。鄭侃等[15]進一步研究了多根系泊失效對半潛式平臺漂浮式風力機動態響應的影響，發現迎風浪側系泊失效，可能導致平臺出現傾覆。郭俊凱等[16]針對3MW水平軸風力機探究了多載荷共同作用對風力機結構部件的影響，為風力機的結構優化設計和安全運行提供了數據參考。
展開 FENSAP-ICE應用實例--多因素影響下的風力機結冰模擬 ￥69.9
導讀：
風能具有可再生、無污染而且儲量大的優勢，采用風力發電機將風能轉化成電能是現在綠色能源的重要來源之一。為了提高風力機的裝機容量，在寒冷地區(高山)安裝風力機的情況越來越多，主要原因是寒冷地區的空氣密度更高，大溫差形成的風更強，有利于風能的利用。風力機葉片表面的形狀對風能的利用效率影響很大，在高緯度或高海拔地區的冬季，空氣中的過冷水滴碰到運行的風力機葉片會引起葉片表面結冰，對風力機運轉的安全性和經濟性造成嚴重的影響。
人工為風電葉片除冰
葉片大量覆冰會造成風力機功率損失、機械故障、墜冰引發的安全隱患等問題：改變葉片的氣動性能，造成葉輪氣動、質量不平衡；升力系數下降和風能利用率降低，造成發電量的損失；阻力系數增加，導致傳動鏈軸向載荷過大；葉片質量增加，輪轂轉矩增大，影響葉根處疲勞壽命；葉片旋轉過程中容易出現冰塊脫落，發生墜落傷害等事故。
鑒于以上葉片結冰的巨大危害，所以本文通過仿真方法確定多個因素對結冰的影響，盡可能優化設計以減少結冰情況的發生。另外，通過仿真方法分析結冰厚度、結冰位置，為后續除冰提供指導依據。
1 仿真前處理
1.1 幾何模型處理
在進行數值計算之前，往往需要將數模進一步的處理，以方便而準確地得到數值解。這部分數模處理工作使用ANSYS SCDM中的建模工具完成。
風力發電葉片計算域數模
建立的數模為典型的方型遠場。
1.2 網格劃分和邊界條件
網格生成是采用計算流體力學方法對流場進行數值模擬的基礎，常用的網格分為結構網格和非結構網格兩大類。本文工作要借助通用的網格生成軟件FLUENT MESHING生成計算區域內的網格。該類型的網格尺度容易控制，對復雜外形和不規則壁面邊界的適應性強，有助于后續的流場計算結果的收斂性。
劃分網格需建立相應的遠場邊界面、地面以及葉片表面分區。
展開 
Workbench fluent風力發電機組葉片流場及溫度場仿真，附詳解視頻及原模型 ￥96
本文檔提供基于ANSYS的風力發電機組溫度場仿真全流程指南，涵蓋幾何處理、網格劃分、求解設置及后處理等核心環節，結合實用技巧與問題解決方案，助力用戶高效完成熱場分析，支撐機組熱管理設計與性能優化。
請使用全英文路徑完成整個流程。
1. 幾何建模與處理
1.1 幾何導入與預處理
啟動SpaceClaim模塊
在ANSYS Workbench中創建新項目，拖拽 “fluid flow(fluent)”模塊至項目流程圖。右鍵選擇“edit Geometry in SpaceClaim ”進入幾何建模界面。
通過菜單欄“File”→“Import”導入風機模型（支持格式：STEP、IGES、Parasolid等），直接拖拽模型到窗口也行。若模型包含多余部件（如螺栓、支架），需手動刪除以簡化計算。
幾何切割與旋轉操作。平面切割：選擇選項卡中的切割工具，以塔筒底部或葉片根部為參考平面進行切割，斷開幾何體的連接。此步驟確保后續旋轉操作僅作用于葉片部分。通過“Move”工具中的“Rotate”功能調整葉片至停機狀態（一個葉片朝下）。該軟件需要單獨學習操作的，可以關注作者的其他課程。
合并幾何體：使用“Combine”功能將旋轉后的葉片與塔筒合并為單一部件，避免后續分析中出現接觸面不連續問題。使用“Repair”工具修復模型中的微小縫隙或重疊面，確保幾何封閉性。對于復雜曲面（如葉片翼型），可通過“Simplify”功能減少局部細節，提升網格生成效率。
1.2 流體域抽取
創建外部流體域：在SpaceClaim中，選擇“準備”選項卡，使用“外殼”工具沿風機周圍生成長方體流體域，可以鍵盤上直接輸入數值。建議尺寸為風機幾何的20-30倍。
展開 垂直軸風力機數值仿真——網格篇 ￥1.2
本案例將通過SpaceClaim采用Python腳本定義邊界條件，并通過ICEM劃分網格，介紹網格劃分過程。
1. SpaceClaim定義邊界條件
讀取
上一篇
的幾何文件繼續處理即可，主要是對選定的面來定義邊界。
# 打開文件
DocumentOpen.Execute(linux_path+"/wt.scdoc")
# EndBlock
# 創建指定的選項組
primarySelection = Selection.Create(GetRootPart().Bodies[1].Faces[0])
secondarySelection = Selection.Empty()
result = NamedSelection.Create(primarySelection, secondarySelection)
# EndBlock
# 重命名指定的選項
result = NamedSelection.Rename("組1", "interface_out")
# EndBlock
2.ICEM劃分網格
這里采用ICEM對仿真模型劃分六面體網格，這里提一下為什么劃分六面體網格，主要是模型其實是二維拉伸的，所以只需要劃分一層網格就能滿足計算要求，在很大程度上能很好的控制網格數量。嘗試采用mesh或者fluent meshing 劃分網格無法實現。感興趣的可以自行嘗試。
1）讀取幾何模型
讀入幾何模型時需要可以這樣設置，勾選“Import Solid Bodies”,導入實體幾何即可，不需要創建材料（這里其實是指體的概念）；勾選“Named Selection Processing”可以將定義好的邊界完整導入。這樣導入可以保證幾何完整，邊界完整
展開 垂直風力機仿真分析APP
<p>垂直風力機仿真分析APP封裝了計算域網格疏密參數、吹風條件參數、葉輪旋轉參數以及計算控制參數等，可快速計算風力狀況及電機轉速等改變的情況下對葉輪氣動壓力及旋轉區域附近流場分布的影響。垂直風力機仿真分析APP可查看速度、壓力等工程所需的計算結果。</p><p><span style="background-color: transparent;"><img src="https://pic1.zhimg.com/80/v2-982347cecb9580b2b5428bb9bd052778_1440w.webp" height="537" width="574"></span></p><p>近年來，隨著可再生能源的不斷發展和應用，風力發電成為了備受矚目的一種綠色能源。而垂直風力機，作為一種新型的風力發電裝置，也逐漸引起了人們的關注。然而，在垂直風力機的設計和優化中，如何準確地預測和分析其氣動性能一直是一個難題。而垂直風力機仿真分析APP的出現，為解決這個問題提供了一種有效的途徑。</p><p><span style="background-color: transparent;"><img src="https://pic2.zhimg.com/80/v2-2d789a596478514c648bc6cfc86e1fdd_1440w.webp" height="740" width="1341"></span></p><p>垂直風力機仿真分析APP的主要功能是對垂直風力機的氣動特性進行分析和計算。通過封裝計算域網格疏密參數、吹風條件參數、葉輪旋轉參數以及計算控制參數等，該APP可以快速計算風力狀況及電機轉速等改變的情況下對葉輪氣動壓力及旋轉區域附近流場分布的影響。同時，該APP還可以查看速度、壓力等工程所需的計算結果。
展開 風力發電機的模態分析
本案例用SIMSOLID對風力發電機進行了快速的模態分析。
模型如下圖所示，底部固支：
在analysi下拉選項中選擇Modal進行模態分析，如下圖所示：
設定分析的模態數量為10，計算所得前10階固有頻率如下圖所示：
其中前三階模態如下：
一階模態
二階模態
三階模態
通過SIMSOLID，可以方便的播放模態動畫。
展開 IEA 15MW 參考海上風力渦輪機 ￥20
IEA 15MW 參考海上風力渦輪機
2025年7月18日
IEA 15MW 參考海上風力渦輪機
2025年7月
海上風力渦輪機的 Solidworks 2025 CAD 模型，包括固定底部和浮動塔架配置。包含所有零件和組件的 Step 文件。
風力發電機風和地震耦合 workbench
怎么用workbench做風力發電機的耦合 風機葉片要考慮動量理論
NREL VI 期風力渦輪機 CFD 分析和驗證 ￥8
您將學
到什么 模擬 NREL 第六階段風力渦輪機案例
參加本課程
后，學生將能夠模擬任何類型的風力渦輪機 您將獲得創建水平軸風力渦輪機
CAD 模型的技能 您應該能夠使用本課程中教授的技能以及任何其他風力渦輪機獲得 NREL 第六階段的準確結果
要求
對使用 ANSYS （ICEMCFD、Spaceclaim、Fluent） 和 solidworks 軟件有很好的理解。雖然我們將從頭開始，但一些基本的工作知識將非常有幫助。
計算機至少具有 32 GB RAM 和具有良好顯卡的 i7 處理器。
尺寸為 23 英寸或更大（最好是 29 英寸）的 LED 顯示器，以正確可視化結果。
風力渦輪機理論
的基本知識 CFD 的基本知識以及一些簡單的 CFD 問題（如機翼或平板 CFD）的應用
描述
在本課程中，您將學習對 NREL Phase VI 風力渦輪機進行 CFD 分析。您將從頭開始學習所有內容，并且僅使用 NREL 網站上提供的基本數據（NREL 第六階段報告、文檔編號 29955.pdf），例如翼型坐標、沿徑向站的扭轉角和弦長以及不同風速的扭矩值。在本課程中，您將使用 solidworks 創建 NREL 六期風力渦輪機的 CAD 模型，使用 ANSYS Spaceclaim 創建內部和外部域，使用 ICEMCFD 創建域的混合網格，使用 Fluent 進行求解和后處理。最后，您將當前的 CFD 結果與 NREL 提供的實驗數據進行比較。
展開 
垂直軸風力機問題交流
風力機尾流場計算不準，求大神有償求教，icem
文獻分享丨綜述：風力渦輪機與風場的尾流
在垂直軸風力機中，這些不對稱性很大程度上取決于風機運行時的葉尖速比值，隨著葉尖速比的提高，這些不對稱性會減小。在Shamsoddin and Porté-Agel (2016）的研究中，結果顯示了相對較小的不對稱性，其葉尖速比值為5.2016。
最后，本文在展望中也提到了，研究新的風力機技術，包括不同類型的垂直軸風力機，以及多轉子（水平軸風力機與垂直軸風力機）的風電場。這或許是垂直軸風力機的另一條出路：和水平軸風機相互作用。
文章來源：今夜你不必盛裝
風力發電機組的噪聲控制
風力發電機組的噪聲控制
http://www.newenergy.com.cn 2006-6-7 14:24:00 中國風能協會
摘 要：
簡要分析了風力發電機組的噪聲源，重點介紹了阻尼減振降噪控制和噪聲傳播降噪控制的原理和方法，提出風力發電機組的噪聲控制措施和方法。
關鍵詞：風力發電機 阻尼減振 噪聲控制
0 引言
能源是現代社會和經濟發展的基礎。在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為最有開發利用前景和技術最成熟的一種新能源和可再生能源之一，已成了全球能源工業關注的熱點。自二十世紀七十年代以來，風能開發和利用在歐美發達國家發展非常迅速，風力發電的技術也日趨成熟。中國國家計委于1996 年3 月制定了“乘風計劃”，以風力發電機的國產化來帶動風電場建設的產業化。該計劃旨在采取技貿結合的形式，引進國外先進技術，通過消化吸收，達到自主開發，自行設計和制造大型風力發電機的能力[1]。
風能開發能減輕空氣污染和水污染，但如果處理不當，則會增加噪聲污染。近幾年，隨著風力發電機國產化程度的不斷擴大，而我國制造業與歐美發達國家還有一定的差距，因此國產化風力發電機振動噪聲問題逐漸顯現出來。風力發電場附近居民對風力發電機組產生大噪聲煩擾的投訴、申告也越來越多，甚至威脅到風力發電機的正常國產產業化，因此，風力發電機的減振降噪控制是非常重要和必要的。本文將重點討論阻尼減振降噪技術和噪聲傳播降噪技術在風力發電機組噪聲控制中的應用。
1 噪聲源分析
風力發電機組工作過程中在風及運動部件的激勵下，葉片及機組部件產生了較大的噪聲，其噪聲源主要有：
（1）機械噪聲及結構噪聲
齒輪噪聲。
展開 ICEM-風力機結構化網格
對于風力機結構化網格，其實難點在于葉片劃分之后網格是否對稱，其實可以考慮周期網格之后陣列合并網格即可。
