我的专业是海上浮式结构,工作的重点是浮式风电的基础部分。
对于Bladed的学习以前主要集中在塔筒以下的结构,我以为风机的设置由风机载荷专业的人设置就行了,我只要照搬过来就行了。
但最近,我正在搞浮式风电的AQWA和Bladed的联合仿真,所以要计算不但要计算浮式风电平台的整体重控,而且还要让两个软件里的模型匹配。
这时Bladed里关于风机的设置就至少应该能做到看懂了,如果一点都不懂风机的重量中心求不出来,重控表就更做不出来了。
所以,学习一些Bladed风机相关设置是非常有必要的。
在学习Bladed风机相关设置之前,我们先了解一下发电机组的结构。
下图是水平轴风力发电机组的结构
1-叶片;2-轮毂;3-机舱;4-叶轮轴与主轴连接;5-主轴;6-齿轮箱;7-刹车机构;8-联轴器;9-发电机;10-散热器;11-冷却风扇;12-风速仪和风向标;13-控制系统;14-液压系统;15-偏航驱动;16-偏航轴承;17-机舱盖;18-塔架;19、变桨距部分
下图是组成风轮的叶片和轮毂
接下来就学学Bladed,下图就是主菜单。
Blades:定义叶片特性(叶片信息,几何,质量、刚度分布,附加质量);
Aerofoil:翼型数据库,定义翼型截面数据(升、阻力曲线);
Rotor:定义风轮特性和风力机整体配置;
Tower:定义塔架特性(几何、质量、刚度、海陆环境、基础);
Power Train:定义传动系统、发电机、能量损失、电网;
Nacelle:定义机舱的几何尺寸和质量;
Control:定义功率控制(Power Production Control)和监控系统(Supervisory Control);
Flexibility:执行叶片和塔架振动的模态分析(需定义模态数、阻尼、桨距角情况、转速等);
Wind:定义入流风,包括风速和方向(可随时间、空间变化)、风切变、塔影、湍流参数、上风向风力机尾迹、年风速分布;
Sea State:海上风力机的波浪,水流和潮高等(waves, currents and tide height);
Calculations:选择、详细指定和执行任何特定的计算;
Data View:查看计算结果,生成图或表
Analyse:对计算结果进行后处理。
这回主要学习的是风机设置,也就是Blades、Aerofoil、Rotor、Nacelle、Control和Power Train这几项的设置。
风机叶片的数据有些是保密的,我们得到的数据也是经过加密处理的,如下图所示。
下面我来介绍不加密的叶片基本信息设置。
叶片基本信息的主界面如下图所示,这个界面主要设置了叶片名称、气动参数名称和叶片结冰信息等。
下图的界面设置了叶片的几何信息,包括距叶根的距离、弦长、弦角和厚弦比等。
下图的界面设置了质量刚度,包括距叶根的距离、质心位置、单位长度质量、挥舞刚度、摆阵刚度、弹性轴、扭转刚度、单位长度的质量矩等。
质量和刚度包括三个复选框(质量、刚度和弯扭耦合)。
质量中心、单位长度质量、挥舞刚度、提振刚度等沿展向的分布,模态分析和气弹计算必须输入。
附加质量还可以在叶片任何位置定义附加点质量等。
下图的界面设置了附加质量,包括质量、距叶根的距离、弦长上的位置和振动阻尼等。
下图的界面设置了沿叶片展向排布,翼型依据厚弦比沿叶片展向排布,比如由叶根到叶尖的翼型厚弦比为100%、45%、30%、25%等。气动数据,翼型气动建模参数包括攻角(-180°~180°)、升力系数、阻力系数、弯矩系数。
下图的界面设置了风轮参数,包括风轮几何尺寸、旋转方向、速度类型、速度类型、控制表面和传动系统等。
下图的界面设置了轮毂参数,包括轮毂几何尺寸、质量和转动惯量等。
下图的界面设置了机舱参数,包括机舱几何尺寸、质量惯性矩等。
下图的界面设置了控制参数,通常由风机厂家提供外部控制文件,也可以在界面里手工设置。
下图的界面设置了传动链参数,包括传动轴相关、安装、发电机相关、能量损耗和电网连接等。