即将直播：Simpack风电动力学解决方案和应用（9月3日）

导读：2006年可再生能源法实施以来，可再生能源发生了天翻地覆的变化，风电在能源机构中已经从微不足道成长为担当重任的主角。从2020年开始，中国的能源发展正在进入一个全新的场景，自中国宣布碳达峰、碳中和计划以来，风电行业迎来爆发式增长。

当前我国风电新增装机量位列全球首位，“十四五”也将使整个产业迎来更大的发展机遇，但包括突破机组大型化的一系列技术难点，推动存量消耗，优化运维服务，满足换机需求增长等问题仍有待进一步应对，从而让风电能源在助力我国实现碳中和目标的进程中发挥更重要作用。推荐大家关注9月3日20时（周六），我将在仿真秀官网和APP带来Simpack风电动力学公开课。

2022风力发电仿真技术学习月（二）：Simpack风电动力学解决方案和应用-仿真秀直播

一、风力发电行业面临挑战

近几十年来，风能已成为全球能源不可或缺的一部分。但要释放风能的全部潜力并满足全球对清洁能源的需求，还需要更多的创新。当今风电行业面临的挑战主要有：

第一个挑战是要更好地了解大气中的风力环境。为了获得更多的风能，风机建造得越来越高，彼此之间的距离也越来越远。因此，研发人员必须了解在这些海拔高度下的风力环境。之前使用简化的物理模型和简单的观测技术，可以在一般地形中安装风机，但是对于复杂地形的大气风力知识知之甚少。如果能更精确地计算出复杂地形下的风力条件，则可以进一步在经济和技术上优化风机，将其安装在适当的位置。

第二个挑战是解决大型风机的旋转机械结构和系统动力学问题。风机是目前世界上最大的柔性旋转机械，其叶片长度超过100米，塔架高度超过100米。相比之下风机的转子所扫过的区域相当于空客A380-800的三架最大客机的机头。随着风机变得越来越大，需要新的结构、工艺来解决运行安全性、可靠性问题。上一代风机设计时使用的数据和经验已不再有效。研发人员不仅必须了解气动，还需要评估如何同时确保结构安全和高效运转。

第三个挑战是海上风机的研发和运维。在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性，海洋将成为一个迅速发展的风电市场。海上风机面临更为复杂的自然环境，除了具有陆上风机遇到的全部问题之外，还有海水波浪载荷冲击、海水侵蚀、极端工况多、运行和维护成本高等问题，

二、风电机组传动链动力学建模与仿真

图3 能量分布图

图4 二维坎贝尔图（80-200Hz）

4、时域仿真分析

通过风力发电机载荷计算软件GH Bladed 提取出风力发电机组正常发电时的载荷，施加于输入端，图5、图6 为12 m/s 稳态风额定工况下轮毂中心的载荷MX、MY、MZ、FX、FY、FZ( 静止轮毂坐标系下) 。

图5 轮毂中心扭矩扭矩

图6 轮毂中心受力载荷

通过时域仿真分析可得到各零部件的位移、速度、加速度、动态载荷、柔性体变形量及齿轮副的动态啮合力、时变啮合刚度等动力学参数。传动链柔性体变形云图如图7 所示。

二级行星架转动加速度时域信号如图8a 所示，为便于与频域分析进行对比，将所得时域信号进行傅里叶变换，将其转换成频域信号，最终得到信号的频域曲线。图8b 为二级行星架转动加速度快速傅里叶变换图，由图可得到在第10 阶频率值195． 62 Hz 处加速度幅值出现明显的跳跃尖峰，同时结合图3 可得此频率下二级行星架出现共振现象，所以可确定第10 阶频率为危险共振点。

图8 二级行星架振动信号

5、结论

本文依据GL 2010 标准，以SIMPACK 多体动力学软件为仿真平台，建立了某型风力发电机组传动链的动力学模型，通过有限元方法将某些零部件做成柔性体，通过多点约束方法将其与系统进行耦合，得到传动链多柔体动力学模型。通过对传动链进行动平衡及模态分析得到传动链的前10 阶固有频率，并由能量图和坎贝尔图确定了潜在共振点，最后通过时域分析验证了潜在共振点是危险共振点，并得到了传动链的变形云图等动力学参数。

2022年9月3日20时（周六），笔者受仿真秀平台邀请，将在2022风力发电仿真技术学习月第二期报告带来《SIMPACK风电动力学解决方案和应用》。

通过本次交流，能了解到Simpack软件的基本情况和技术特点，清楚Simpack软件针对风电产品的具体分析内容，包括传动链共振分析、载荷计算、实时仿真等，获得Simpack的最新技术更新。最后，分享国内外典型的应用案例会给用户提供参考和带来新的思路。

以下是我的公开课安排（欢迎朋友圈分享收藏）

2022风力发电仿真技术学习月（二）：Simpack风电动力学解决方案和应用-仿真秀直播

自2022年以来，我们分别组织了《力学与有限元学习月》、《汽车仿真设计学习月》和《航空航天仿真设计学习月》，邀请各行业、高校和科研机构资深讲师，分享专业技术、行业经验和案例应用。旨在帮助仿真秀平台用户探索研发工程师的学习路线和知识体系（例如风电行业，结构强度，流场温度，疲劳，多体动力学simpack，螺栓强度和疲劳，混凝土塔筒计算，载荷计算bladed，matlab控制，风资源微观选址，塔筒设计和校核，叶片设计计算等等）。

1、直播安排

2022年8月27日-9月26日，我们迎来了《风力发电仿真设计学习月》，我们再次邀请5位平台优秀资深讲师，面向风力发电仿真设计场景分享行业解决方案。以下是具体安排

2、风力发电仿真技术进阶

3、永久免费的风电仿真学习包