风电机组塔筒振动研究：实测与模拟分析

"风电机组塔筒的环境脉动实测与数值模拟研究" 这篇2011年的论文详细探讨了风电机组塔筒在实际运行中的振动特性，以及如何通过环境脉动实测和数值模拟来理解和控制这些振动。研究团队来自同济大学土木工程学院建筑工程系，他们对内蒙古京能乌兰伊利更风电场的三座风电机组塔筒进行了实地测试。 论文首先基于随机振动理论和系统识别理论，这是分析动态系统行为的关键工具。通过对风电机组在自然环境下的振动数据进行采集，研究人员能够理解塔筒在风力作用下的动态响应。这种环境脉动实测有助于揭示风电机组在真实运行条件下的振动模式，对于优化设计和提高设备的稳定性至关重要。 论文提出了一种“桨叶-轮毂-机舱-塔筒”的耦合整体建模方法。这种方法考虑了风电机组各部分之间的相互作用，使得模型更接近实际系统，从而提供更准确的动力学分析。通过这种方式建立的模型能够更全面地捕捉到塔筒的振动特性，包括侧向弯曲振动、前后弯曲振动和扭转振动等主要振动形式。 实测结果显示，风电机组塔筒的一阶平动阻尼比约为1.78%，一阶扭转阻尼比约为0.6%。阻尼比是衡量系统能量耗散的重要参数，较高的阻尼比意味着系统能更快地衰减振动，从而避免共振，确保塔筒结构的安全性。GL规范（德国船级社的风力发电塔规范）的设计要求得到了满足，这表明所采用的设计和建模方法是有效的。 数值模拟与实测结果的一致性证明了整体建模方法的可靠性。这种一致性不仅验证了模型的准确性，也为风力发电塔系统的风致动力响应分析和振动控制提供了有力的理论支持。这意味着通过这种分析，可以预测并控制风电机组在不同风况下的动态行为，从而减少潜在的结构损伤，延长设备寿命。 关键词包括：风电机组塔筒、环境脉动实测、模态分析、频率、阻尼比和整体建模，这些是论文的核心概念，涵盖了风电机组动态性能评估和控制的关键方面。这篇论文为风力发电行业的结构动力学研究提供了重要的理论依据和技术手段。