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风能属于可再生能源。人类社会不断发展,能源与环境问题越来越显得紧迫。在此情况下,风能日益受到人们重视。就我国而言,幅员辽阔,风能资源非常丰富,努力发展风电和水电是我国大力鼓励推行并贯彻实施的能源政策。随着风力发电机组向大型化方向发展,风轮与空气流场的耦合作用越来越成为人们重视的问题。 本文对复杂风力发电机组系统进行模型简化,建立了风力发电机组风轮和空气流场的三维几何模型,采用有限元法,利用有限元软件ADINA仿真分析了风轮在风压力作用下的动力特性以及在流固耦合作用下空气流场的动力特性。 在对风轮模态分析中,计算了其动态特性,得到其前四十二阶固有频率及振型,虽然振型不同,但其振动频率和振型变化存在一定的规律性。 在动力分析中,研究风轮的动力响应,分别计算分析了在不同流速的空气流场激励下风轮的动力响应特性,对比分析了在不同激励下风轮的速度、位移、应力和应变分布情况,分析了风轮上部分特殊节点的速度和位移随时间的动态响应特性,总结了风轮速度和位移的分布规律。在谐响应分析中,分析风轮在正弦流速空气流场激励下的动力响应特性,并与在恒定流速情况下风轮的速度、应力和位移分布方面做了对比分析。同时计算分析了在不同流速下,流场在流固耦合作用后的压力和速度分布,分析了流场中部分特殊节点的速度和压力随时间的动态响应特性,总结了流场压力和速度的分布规律。