永磁風力渦輪發電機的案例
【案例分享】Maxwell仿真幫助設計永磁風力渦輪發電機
【案例分享】Maxwell仿真幫助設計永磁風力渦輪發電機
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
H2O Turbines Ltd 是英國渦輪增壓風力發電機技術專家。該公司已經建造了一個創新的3KW家用渦輪機，該渦輪機使用專利技術將風能轉化為熱能和電能（圖 1）。該渦輪機足夠小，無需規劃許可即可安裝在后花園中，并將旋轉運動能量轉換為儲存的熱能。簡單來說，當風吹來時，渦輪機的頂部開始旋轉，旋轉軸進入渦輪機的底部進行運轉。渦輪機不使用電氣元件，在運行和發電過程中不燃燒碳，也不使用貴金屬。為了提供更多的清潔熱能，這項技術的升級及推廣計劃正在有序進行中。英國的 DOCAN 是一家先進的工程咨詢和 CAE 軟件分銷公司，一直為H2O Turbines 提供工程支持，支持原型開發和 FEED（前端工程設計）項目。他們一直使用海克斯康的軟件和技術支持這種創新的新型可再生能源系統的開發。
圖 1：渦輪系統的 3D CAD
海克斯康于 2018 年收購BRICSCAD，用于生成新型渦輪系統的 2D 和 3D 幾何并提供 3D 可視化。
將 MSC Apex 應用于幾何形狀處理，以便對葉片結構的不同配置進行快速的結構研究。通過中性面提取、網格劃分和運行分析，可在幾分鐘內完成固有頻率分析（圖 2 和 3）。這一部分對于設計很重要，避免在風載和運行下激發固有頻率。
圖 2：使用 MSC Apex 進行幾何清理
圖 3：固有頻率分析
事實上，H2O 渦輪機將風能轉化為機械能，然后再轉化為熱能。
為了將能量從渦輪機傳輸到加熱系統，將使用大型行星齒輪系統。
因此，不僅需要正確設計和確定齒輪組件的尺寸，還需要確定可以傳遞到加熱系統的機械能。
能量傳遞和系統動力學分析在Adams中完成（圖 4 和圖 5）。
展開 為什么風力發電機轉得那么慢還能發電？
風力發電機是將風能轉換為機械功，機械功帶動轉子旋轉，最終輸出交流電的電力設備。
我們曾報道過位于丹麥的V164，高達220米，上面安裝有3個巨型葉片，每個葉片長達80米。一天24小時能發電26萬度，足夠滿足數百戶家庭1個月的用電量。
關于這個發電量，小編收到大家的疑問比較多，風機轉得這么慢能發電嗎，發電量真的有那么多嗎？
大家都玩過手搖發電手電筒吧，使勁的搖幾下，手電真的能亮一會，但是持續的時間并不長。最經典的要數手搖剃須刀了，記得上高中那會，十分流行（一不小心就暴露年齡了）。
當然，風機并不同于這種手搖玩具，它真的在發電！
其實，風機葉片轉速慢的原因很簡單，這跟自身的重量以及風速有很大關系。
越大型的風機，葉片越長，重量越大，轉得越慢。1.5兆瓦風機葉片重約6噸，是0.75兆瓦風機葉片的1.8倍，但每分鐘才轉18圈，只有0.75兆瓦風機的3/4。
風機葉片的轉速跟風速也有很大關系，風速越快，風機轉得越快。1.5兆瓦風機在風速達到3米每秒時，就可以通過轉動齒輪提高轉速，從而帶動發電機發電。
那么，風機葉片轉速能不能隨著風速的增加而無限增大呢？
那肯定不是。
當風速超過風機限定速度時，風機就要停止工作。因為如果轉速過快，離心率大大增強，慣性趨勢會打破風機自身的平衡，葉片就容易折斷。
因此，每種型號的風機都有最大轉速。
展開 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 
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 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 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。
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 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
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 10米大的風力渦輪3D打印機，Voxeljet與GE合作
2021年9月18日，南極熊發現，在GE可再生能源部門最近發布的一份公告中描述了與voxeljet和Fraunhofer IGCV的合作，目的是開展風力渦輪機的有效生產。
△大尺寸的風力渦輪機葉片。來源：GE可再生能源
可再生能源已經成為一項使用量急劇增加的技術，而該領域的一個關鍵組成部分是風能。風能是通過風經過時渦輪機旋轉轉化得來的。擁有大直徑葉片的風輪機能源轉化效用最高，然而大葉片需要大的塔架，否則葉片尖端會撞擊地面。換句話說，未來的風力渦輪機最好以巨大的規模制造，這就帶來了一個問題。
在傳統的工廠里制造這些巨大的部件意味著它們必須被運到建造地點。通常情況下，建造地點需要位于風向最佳的地方，這往往是在不靠近工廠的地點，又或者沒有適當的道路通行。
大型部件的運輸也意味著穿越公路網，而且有很大的尺寸限制。有時，這意味著大件物品必須被分割成多個部件，在現場組裝，也需要額外的運輸成本。
對于一個致力于降低排放的行業來說，這聽起來并不像一個成功的案例。
△Voxeljet3D打印過程。來源：GE可再生能源
目前，業內推出的新概念是直接在施工現場生產較大的部件。Voxeljet的設備將打印出砂模，這將成為大規模鑄造的模具。通用電氣可再生能源公司表示：“一些部件的長度可能大到9.5米（31英尺）。我們正在開發的AdvanceCasting Cell（ACC）3D打印機將得到德國聯邦經濟事務和能源部的財政支持，通過打印的模具來鑄造GE Haliade-X的機艙2的部件，每個部件的重量可以超過60公噸，這種生產模式將把模具制作時間從十周或更長時間縮短到只有兩周。"
△大型渦輪機部件的鑄造工藝。
展開 
風力發電機流固耦合模擬
計算模型如下圖所示，在風場中一個3葉的風車結構，來流速度3m/s，垂直于風車面。
速度加載情況為在0時刻為0，1秒時刻加滿，時間函數如下圖所示，總共計算了2.5秒，風車從靜止一點點啟動起來，轉了一圈。
結構場應力動畫：
流場橫切片速度動畫：
流場縱切片壓力動畫：
結構場轉速隨時間變化曲線：
加滑動邊界例題：
LMS samcef 的風力發電機組建模仿真
LMS samcef 為風力發電機組設計開發的軟件samcef for wind turbine 包含了直驅系統及多種傳動鏈的結構。
事先在samcef field中創建好需要的直驅風機的主要部件：主軸，主機架，發電機及控制器。其中主軸，主機架都設計為剛體，發電機則由柔性梁單元構建。這樣選擇主要是想要限制模型的自由度，保持較短的計算時間。但主軸的彎曲對底座影響就不在考慮范圍之內。較精確的建模方法是使用超單元模型。控制器采用dll格式文件，編寫可以參照bladed。Dat文件為參數的文本文件，主要便于更改控制器的主要參數。
[media=x,500,375]http://v.youku.com/v_show/id_XNjQ4NzQyMTk2.html[/media]
SWTdirectdrive.pdf
展開 你見過兩個葉片的風力發電機嗎？
下面這個是明陽風電3兆瓦雙葉片海陸兩用風力發電機組。
這也是國內首個單機容量3兆瓦雙葉片海陸兩用風力發電機組，位于張北縣的國家風電研究檢測中心，該機塔高80米，葉輪由兩葉片組成，葉片半徑48.5米，為海陸兩用機型，由廣東明陽公司設計制造。
2018年8月份，由日本新能源和工業技術開發組織（NEDO）牽頭的財團在日本北九州港完成一臺3MW示范性漂浮式風機組裝。
不論怎么說，你們以后可不準再說風力發電機只有三個葉片了，對了，你們覺得2葉片風機靠譜嗎？
來源：直觀學機械 資料源：風電峰觀察、歐洲海上風電
MSC 軟件推出 AdWiMo-CE 簡化風力發電機認證
AdWiMo 是高級風力發電機建模的縮寫，也是面向風力發電機的數字仿真解決方案。借助附加的“CE”（認證引擎），可大幅縮短負載仿真迭代以及提交認證報告的時間和工作量。
風力發電機的認證需要針對多變的加載條件進行大量的反復計算。對眾多的設計變量進行仿真并對所產生的結果進行研究相當耗時。
業界領先的多體動力學解決方案 MSC“高級風力發電機建模器”（AdWiMo）以 MSC Adams 為基礎，采用動力學技術對發電機的行為進行仿真。
“認證引擎”可根據用戶想要評估的認證準則來自動創建模型變量，從而簡化認證過程。AdWiMo 還能動生成定制的報告、讓用戶更加輕松地對并行仿真進行檢查，使流程變得簡單。
MSC 軟件風力發電機應用團隊主管 Christof Rachor 博士表示：“借助 Adams AdWiMo，用戶能夠顯著提高生產率。這一工具能讓許多任務實現自動化，例如負載仿真、結果分析以及認證報告的生成，而在傳統上，工程師需要數天甚至數周才能完成。”
在漢堡風能展期間（2016 年 9 月 27 – 30 日），AdWiMo 將在 B6 廳 298 號 MSC 軟件展位進行展示。此外還將于 9 月 29 日上午 11:15 在 B1 廳與 B2 廳之間的演講角（一層）進行演示。
公司簡介:
MSC軟件公司成立于1963年，并同時被美國國家航空航天局（NASA）授予將NASTRAN（NASA Structural Analysis） 軟件進行商業化的原始合同。MSC的旗艦產品MSC Nastran作為仿真技術的先驅，被眾多工業行業所使用和信賴，并用于進行結構應力應變分析與預測，振動與動力學分析，聲學分析以及熱力學分析。
展開 