海上風力渦輪機的案例
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。
Van Oord攜手Ansys加速設計高度可持續性海上風力渦輪機
這可為Van Oord工程師大幅加速風力渦輪基座設計和分析流程，幫助他們提高新產品的生產效率，并將海上風能提升到全新的高度。”
Van Oord攜手Ansys加速設計高度可持續性海上風力渦輪機
為了加速和優化仿真流程，Van Oord工程團隊與Ansys渠道合作伙伴Infinite Simulation Systems B.V.合作，利用Ansys? Mechanical?和Ansys? Cloud?推動了設計優化，大幅縮短了產品研發時間，并提高了新一代海上渦輪機的效率。
利用Ansys Mechanical和Ansys Cloud，Van Oord工程師能夠在Cloud上快速運行5倍以上的設計迭代，以預測高級風力渦輪機基座的性能，還能改進制造工藝，同時降低項目風險并加速供應鏈談判。結果表明，原本需要在多個昂貴工作站上運行一周的仿真，現在隔夜就能完成，從而節省了7倍的時間，同時大幅降低由于生產延期帶來的風險。
Van Oord 海上風力渦輪機單翼基座（圖片由Van Oord提供）
Van Oord工程專家Ralph Luiken指出：“Van Oord工程師利用Ansys Cloud推動新產品創新，并求解不斷增加的Mechanical模型數量，這些模型可能具有超過550萬自由度、180萬個節點和55萬個單元。過去，這些龐大的模型每個都需要150個小時的運行時間，但是借助Ansys Cloud，我們的團隊已將每次仿真的運行時間縮短到不到24個小時。這大幅加速了產品研發進程，幫助我們加快與基座鋼材供應商的談判，并加速向全球客戶交付產品。”
Ansys 高級副總裁Shane Emswiler表示：“Ansys很榮幸能夠與Van Oord工程師合作，加快他們的研發速度，通過開發高效的海上風力渦輪機基座，為全球數百萬家庭提供可再生能源，幫助其實現可持續發展目標。Ansys Cloud專為我們的旗艦版求解器打造，支持一鍵獲取Microsoft Azure云端計算資源。
展開 Van Oord攜手Ansys加速設計高度可持續性海上風力渦輪機
為了加速和優化仿真流程，Van Oord工程團隊與Ansys渠道合作伙伴Infinite Simulation Systems B.V.合作，利用Ansys? Mechanical?和Ansys? Cloud?推動了設計優化，大幅縮短了產品研發時間，并提高了新一代海上渦輪機的效率。
利用Ansys Mechanical和Ansys Cloud，Van Oord工程師能夠在Cloud上快速運行5倍以上的設計迭代，以預測高級風力渦輪機基座的性能，還能改進制造工藝，同時降低項目風險并加速供應鏈談判。結果表明，原本需要在多個昂貴工作站上運行一周的仿真，現在隔夜就能完成，從而節省了7倍的時間，同時大幅降低由于生產延期帶來的風險。
Van Oord 海上風力渦輪機單翼基座（圖片由Van Oord提供）
Van Oord工程專家Ralph Luiken指出：“Van Oord工程師利用Ansys Cloud推動新產品創新，并求解不斷增加的Mechanical模型數量，這些模型可能具有超過550萬自由度、180萬個節點和55萬個單元。過去，這些龐大的模型每個都需要150個小時的運行時間，但是借助Ansys Cloud，我們的團隊已將每次仿真的運行時間縮短到不到24個小時。這大幅加速了產品研發進程，幫助我們加快與基座鋼材供應商的談判，并加速向全球客戶交付產品。”
Ansys 高級副總裁Shane Emswiler表示：“Ansys很榮幸能夠與Van Oord工程師合作，加快他們的研發速度，通過開發高效的海上風力渦輪機基座，為全球數百萬家庭提供可再生能源，幫助其實現可持續發展目標。Ansys Cloud專為我們的旗艦版求解器打造，支持一鍵獲取Microsoft Azure云端計算資源。
展開 
10米大的風力渦輪3D打印機，Voxeljet與GE合作
來源：GE可再生能源公司
Voxeljet 將開發一個更大的3D打印機來承擔這個角色，但這不應該是一個問題，因為他們的粘合劑噴射工藝很容易擴展。不過，該公司還從未制造過這種尺寸的設備。目前他們最大的設備是巨大的VX4000，它的構建體積為4000 x 2000 x 1000毫米。這大約是一個小房子的大小，但假設的"VX10000 "將明顯更大，他們的目的是將新的3D打印機安裝在建造地點附近，然后為高達60噸的渦輪機部件生產鑄件。
通用電氣可再生能源公司高級添加劑設計工程師Juan Pablo Cilia說："3D打印模具將帶來許多好處，包括通過改善表面光潔度、零件精度和一致性來提高鑄造質量。此外，由于優化設計，沙子粘合劑噴射模具或增材模具通過減少加工時間和其他材料成本來節約成本。這種前所未有的生產技術將改變生產效率，允許在發達國家在本土進行生產，這對我們希望最大限度地發揮海上風電的地方經濟發展效益的客戶來說是一個關鍵的跨越。"
Voxeljet 公司預計將在一個航運港口架設3D打印機，在那里鑄造渦輪機部件，然后直接搬到船上，把它們帶到海上的建造地點。這意味著3D打印機和鑄造操作只需要在一個地區設置一次，因為它可以通過海上運輸服務于大片的海上區域。
Voxeljet 公司CEO IngoEderer博士補充道："雖然場外按需3D打印為小批量的鑄造零件提供了許多好處，但在現場運行3D打印系統可以充分利用該技術的能力。鑒于對海上風力渦輪機的需求，這將對完成項目進度和高市場要求有很大幫助。憑借我們高效的粘結劑噴射技術，結合我們在大型工業3D打印方面的經驗，我們為鑄造業的客戶提供服務已超過20年。將3D打印帶入真正的工業制造領域是我們的使命，因此我們非常高興能成為這個開創性項目的一部分"。
展開 Ansys助力Vestas完成風力渦輪機控制器的復雜安全設計，推動零排放進程
Vestas在其整個產品鏈上擴展Ansys仿真解決方案的使用，幫助其開發更安全的風力渦輪機控制解決方案（圖片由Vestas提供）
Vestas使用Ansys SCADE的基于模型的軟件開發環境來設計風力渦輪機控制器，成功滿足其獨特的系統設計與認證要求。SCADE支持與產品平臺無關的可變部分開發，僅修改極少的參數就可以從一臺渦輪機更改到另一臺渦輪機，這項工作為客戶帶來性價比更高、品質更優的渦輪機設計。
Vestas功能安全業務部電源解決方案高級專家Keld Hammerum表示：“SCADE依然是我們解決風力渦輪機組件固有復雜性的首選工具。對于在過去三年中SCADE Test的持續改進以及我們從Ansys得到的支持，我們倍感欣喜。在我們自己的仿真框架中重復使用Ansys SCADE應用軟件模型有助于推動更可靠、更優異的仿真，最終讓我們推出更具競爭力的風力渦輪機設計。”
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler指出：“Ansys SCADE幫助Vestas開發客戶在風力渦輪機設計中所需的先進、復雜的軟件，讓設計更容易符合IEC 61508等相關安全標準。在不同的仿真環境下運行專門的SCADE模型可以改善仿真結果，我們將繼續支持Vestas致力于開發安全、可持續的能源解決方案。”
展開 科研分享 | 單樁基礎海上風力發電機的模態阻尼識別
02
試驗概況
在本文中，通過實際測量和仿真確定海上風力發電機的阻尼值。海上風力渦輪機總阻尼的估算（考慮空氣動力、水動力和土壤荷載的影響）給出了風力渦輪機穩定性特征的定量視圖。考慮了超速停機和環境激勵兩種工況。
本篇推送摘錄其中的超速停機工況。
Van Oord參與進行基礎設計優化
Ansys高級副總裁Shane Emswiler說:“Ansys很自豪能與Van Oord工程師一起快速跟蹤他們的研發工作，通過創建高效的海上風力渦輪機基礎，為全球數百萬家庭提供可再生能源，幫助實現他們的可持續發展目標。
Ansys Cloud是專門為我們的旗艦求解器構建的，支持按下按鈕訪問微軟Azure云計算資源。
“這大大加快了Van Oord工程師的風力渦輪機基礎設計和分析過程，使他們能夠提高新產品的生產效率，并將海上風能提升到更高的高度。”
Haydale為Juno飛機提供石墨烯增強預浸料
由Haydale開發的預浸材料在大型航空和航天應用中具有潛在的機身和機翼表面價值，包括快速發展的無人機市場和商用航空航天領域。通過將功能化納米粒子結合到環氧樹脂中，纖維增強復合材料的導電性得到了改善，可用于雷擊保護。
根據Haydale的說法，由UCLAN領導的Juno項目很好地證明了預浸材料在結構應用中的可行性以及使用傳統復合材料制造方法制造部件的能力。正在進行進一步的開發，以生產基于這些納米碳增強預浸料的下一次雷擊保護材料。 據稱該技術在一系列應用和行業中具有性能優勢，包括大型海上風力渦輪機，船舶，石油和天然氣以及電子和控制系統。
“Juno強調了使用適當分散在復合材料中的石墨烯以滿足市場面臨的關鍵問題的能力和好處，例如減輕重量以增加射程，擊敗雷擊并保護飛機外殼免受積冰，” Haydale首席執行官說。 雷吉布斯。
Haydale與UCLAN的航空航天工程團隊，謝菲爾德先進制造研究中心（英國謝菲爾德）和曼徹斯特大學國家石墨烯研究所（英國曼徹斯特）合作開發了無人駕駛飛行器，其中還包括石墨烯電池和3D打印部件。
大理石表面涂層樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=nmsz
展開 EDF開源CAE Code_Aster案例 | 在海上風力發電機上的應用
力矩(左)和力(右)隨時間的變化：
不同滲透率下受力隨波浪周期的變化：
不同波浪波長下水下中心部分截面的壓強分布：
波長12m
波長85m
漂浮式基礎風機
漂浮式風機，顧名思義即沒有固定的基座直接漂浮在海上，可能受到風，海浪或洋流影響而移動。漂浮式風機的關鍵部分是三根鋼錨索，長度在400~1000m不等，以及一根海底電纜用作電力輸出。不斷變化的拉力和深海工作環境導致錨索經常出現磨損。因此本研究運用Code_Aster對三根鋼錨索的受力情況進行數值模擬。
參考實驗選取了DeepCWind集團的基準實驗，即1/50尺寸5MW風機在海上的運動和受力研究，實驗模型如下圖所示:
數值建模部分只考慮了漂浮臺部分，漂浮于200m水深的海面；鋼錨索線密度約為125kg/m，可受最大拉力約為100t。數值模型如下圖所示，其中海浪所帶來的動態載荷可用Python語句輸入。
漂浮式風機 - 模擬結果
由下圖可知，Code_Aster的模擬結果與實驗數據符合程度很好，證明Code_Aster可以很好地模擬海上風機在動態載荷下的受力情況。
此外，本研究只考慮的漂浮式風機的漂浮臺部分，暫未考慮水上的風機和葉片部分，在以后的研究中可以進一步優化該模型。
結語
通過對兩種海上風機的數值建模和模擬，可以證明Code_Aster能在海上風電項目中對風機在動態載荷(海浪，海底泥沙的作用)下的受力情況進行精細的模擬，且模擬結果有助于優化風機設計，進而提高風機使用壽命。
展開 SWT海上風力發電機建模分析_論文精讀
海上風力發電機建模分析_論文精讀
海上風機swt.zip
隨著大型海上風電場的建設逐步由淺水海域向深水海域發展， 傳統固定式基礎結構已不能滿足海上風機工作性能要求， 研究漂浮式風機已成為各國開發海上風能的熱點工作。本帖分享兩個海上風機論文，具體見附件。
第一個期刊論文采用風機正向設計軟件SWT對海上張力腿浮式風機整體結構進行了模態分析，得到浮式風機整體結構的動態特性。由分析結果可知，浮式基礎的振動對上部塔架有連帶作用；浮式基礎低階振型主要表現為橫蕩、縱蕩、首搖、縱搖、橫搖和垂蕩，高階振型表現為振蕩、搖動和部件振動的復合；浮式風機自振頻率和主要海浪譜頻率以及風機葉片旋轉頻率不產生共振。
第二個為碩士論文，利用專門用于風機設計的軟件 SWT(SAMCEF for Wind Turbine)，建立了三種浮式風機的模型，支撐平臺為張力腿、Spar 和駁船，對三種平臺在三種水深（200
米、300 米和 400 米）、南海海況下進行了動力響應分析和對比。同時研究了風浪載荷、波浪入射角以及波浪周期對平臺運動的影響。得到若干結論，如：1）張力腿和 Spar 平臺平衡位置隨水深的增加而上升，而駁船平臺平衡位置隨水深增加而下降；張力腿和 Spar 平臺系泊纜預張力隨水深的增加而減小，而駁船平臺預張力隨水深增加而增大，系泊纜預張力垂向分量的增量等于平臺排水重量的增量。2）三種浮式風機在一年一遇工況下平臺的運動比 100 年一遇（停機）工況下小，說明波浪載荷對三種平臺運動的影響較大；三種浮式風機的位移、偏轉角、平臺應力和系泊纜張力都在允許范圍之內，浮式風機能安全地進行工作。3）在風速一定的條件下，波高越大，平臺的運動一般也越大；波高一定時，在浮式風機正常工作的風速范圍內，風速增大對平臺運動的影響不是很大。
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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 文獻分享丨綜述：風力渦輪機與風場的尾流
尾流是影響風電場設計，運行控制和電纜布置的重要因素，經過和梁工的交流，我發現之前對垂直軸風力機的尾流的文獻閱讀比較少，而這是風力渦輪機的一個特重要的參數。原文可點擊原文鏈接（文章為開源）。
文章原題：W
ind-Tur
bine and Wind-Farm Flows: A Rev
ie
w，英國杜倫大學
文章的主要內容如下：
隨著水平軸風力機的發展，以及空氣動力學的進步，現代的水平軸風力機實現了約0.5的功率系數，非常接近貝茨極限（0.593），但對實際的風力機以及風場的性能預測仍然是一個比較復雜的事，這是由于風力渦輪機與大氣邊界層（atmospheric boundary layer）之間的復雜相互作用。
本文總結了影響風能的四個不同尺度，從翼形尺度到宏觀尺度。如圖1，
近年來，研究人員主要通過以下四種方法分析湍流，大氣邊界層與風力渦輪機以及風場的相互作用：分析模型（analytical modelling），計算機流體動力學（CFD）,風洞實驗（wind tunnel experients），現場實驗（field experiments）。
風力發電機對流場的影響包括上游（也稱為感應區域）和下游（即渦輪機前方，及渦輪機后方），且對上游的影響主要是降低風速，
x代表流向方向，風輪處為0，逆風方向為負，d為轉子直徑,a表示轉子感應系數。
渦輪機的下游區域，也就是尾流，通常分為兩個區域，分別為：1近尾流（長度為2~4個轉子直徑）2遠尾流，如圖2，
近尾跡區域會受到葉片，葉片形狀，輪轂，機艙形狀的影響，所以流場非常復雜，相反，遠尾跡區域受風力機的影響較小。
展開 案例分享 | 基于海克斯康技術的渦輪增壓風力發電機設計與分析
最后，強大的 CFD 和熱-流分析還可以涵蓋許多風力渦輪機問題，例如潛在的氣動彈性顫振、葉片的空氣動力學和專業泵的設計（圖 8 和 9）。此外，Cradle CFD 可以與其他產品（例如 Actran）結合使用，以預測來自渦輪葉片的氣動噪聲。由于渦輪機將安裝在住宅區的后院，因此最大限度地降低氣動噪聲對產品的成功至關重要。
圖 8：渦輪葉片上的壓力分布（前/后視圖）
圖 9：葉片上的壓力分布（側視圖）
《漂浮式海上風力發電機組設計要求》GB/Z 44047-2024頒布
近日，國家市場監督管理總局正式頒布了《《漂浮式海上風力發電機組設計要求》（標準編號：GB/Z 44047-2024），該標準將于2024年12月1日起正式生效執行。此舉標志著我國在漂浮式海上風電技術領域的國家標準建設實現了零的突破，填補了該領域的空白，為推動我國漂浮式海上風電產業的規范化、標準化發展奠定了堅實基礎。。
此標準作為國內漂浮式海上風電領域的首個國家標準，其制定過程中嚴格遵循并等同采用了國際電工委員會（IEC）的國際標準IEC TS 61400-3-2:2019。該標準詳盡規定了漂浮式海上風電機組在設計載荷工況、結構設計、仿真分析要求、控制及保護系統、錨定系統性能、浮態穩定性以及組裝、安裝與吊裝等關鍵環節的明確技術要求，為漂浮式海上風電項目的工程化設計提供了權威、全面的指導依據。
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