3 参数化高精度整机模型的核心价值
总体上说,参数化高精度整机模型具备以下两个特点:
(1)全耦合的一体化
依靠全耦合一体化的高精度整机模型,风电机组制造商可以得到精确的动态载荷和结构响应,从而优化风电机组结构和控制系统设计。而对于认证机构而言,利用更加精确的动态载荷和结构响应分析可以对现有的认证规范进行更好的评估和改善,设定更加合理的安全系数,从而使整个风电机组行业都为之受益。
风电机组作为承受瞬态空气动力学激励的大型柔性机电系统,存在高度动态效应,要掌握风电机组真实的动态行为,就必须充分考虑气动弹性、机械系统及控制系统的各种耦合效应。S4WT 创新性地采用基于非线性有限元理论模拟柔性多体动力学系统和基于动量- 叶素理论来表征空气动力学、并与控制系统相联的全耦合、一体化方法,来构建包含部件柔性、非线性及部件之间(包含机电系统之间)相互作用的高精度整机模型,从而准确模拟风电机组动态行为,提高风电机组设计的可靠性。
图2 全耦合一体化方法构建参数化高精度整机模型
(2)参数化建模
高精度整机模型的参数化建模方式,可以帮助设计者非常方便地对不同设计方案进行对比验证,或基于原有设计进行风电机组改型设计,而无需进行繁杂的模型重构,从而可以大幅缩短产品开发周期,并降低开发成本。此外通过模型参数化和报告模板定制,还可以大大减少认证机构的手工劳动并提升效率。
为快速模拟不同结构的风电机组或使风电机组的高精度整机模型能应用于结构优化的循环过程,S4WT 中提供标准参数化模型库供用户选择,用户只需直接调用并依据实际情况调整参数,再结合特殊的用户自定义部件,即可轻松实现参数化高精度整机建模。另外,用户还可根据企业实际机型定制开发参数化高精度模型,从而更加方便地满足优化设计及风电机组改型的需要,只需一次投入,即可长期受益。
如下图采用参数化建模方法,在S4WT 中用户可以轻松实现不同传动系统设计方案的转换、对比分析及优化设计。
a) 单轴承支撑方案