基于无网格法的风力发电机主轴强度仿真研究

作     者：聂新宇 汪小芳 刘勇 白聪儿 孙哲杰 夏国俊 NIE Xinyu;WANG Xiaofang;LIU Yong;BAI Conger;SUN Zhejie;XIA Guojun

作者机构：浙江运达风电股份有限公司浙江杭州310012 浙江省风力发电技术重点实验室浙江杭州310012 浙江大学能源工程学院浙江杭州310027 

基　　金：浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划项目(2022C01178) 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2023年第40卷第11期

页      码：1760-1767页

摘      要：风力发电机主轴强度有限元分析存在复杂且耗时的问题。为了提高风力发电机中传递载荷的关键部件—主轴的设计效率,以单SRB和双TRB两类机型的主轴结构为例,分析了无网格法在主轴装配体上的计算可靠性,及其在建模过程与计算时间上的优势,进而提出了一种利用无网格法提高迭代效率的主轴结构设计方法。首先,以含双列调心滚子轴承(SRB)或单列圆锥滚子轴承(TRB)的两类主轴装配结构为对象,建立了采用杆单元简化轴承建模的有限元模型;然后,基于外部有限元逼近法,建立了适用于三维原型的边界条件与接触关系,开展了无网格法建模研究;最后,在4种典型极限载荷工况下,计算了两类主轴无网格模型的变形与集中应力结果,并将其与业内公认的有限元强度分析方法的结果进行了对比,对主轴无网格法的适用性和有效性进行了验证。研究结果表明:与有限元强度分析方法相比,无网格法计算两类结构的最大位移相对误差在-6.06%~2.28%之间,主轴上的集中应力相对误差分别在-2.36%~2.94%及-6.71%~4.76%之间,两者结果较为吻合;由此可见,在保证刚度、应力准确的同时,无网格法的建模过程更加简便,且计算时间显著降低,可有效提高主轴的设计效率。

主 题 词：风力发电机 机械强度 主轴设计效率 有限元强度分析 无网格法 SimSolid 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-4551.2023.11.014

馆 藏 号：203124389...