热能动力工程

作者：刘宇航

单位：上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,

关键词：风力机塔架;棕榈树;仿生学;结构设计;力学性能

基金：国家自然科学基金（51676131，51176129）

摘 要：风力机塔架力学结构属典型的柔性细长弹性体，考虑到沿海一带棕榈树与近海风力机结构（同为细长柱体）所处环境的相似性，以传统筒型和仿生风力机塔架为研究对象，通过棕榈树样本参数拟合出树干外形函数，并考虑棕榈树内部维管束结构及其材料特性，分别建立了刚性、柔性和布置类维管束结构的仿生塔架3种塔架模型，进一步采用有限元方法对3种塔架进行静力学分析、模态分析与谐响应分析，并对比3种塔架的力学性能，分析仿生结构对塔架力学性能的影响。结果表明：风载荷作用下，原始塔架的最大应力主要集中在塔架底部，仿生塔架则集中在塔架底部以上；与柔性塔架相比，仿生塔架顶端位移增加了282.0%，而最大应力仅增加了18.0%，在满足塔架应力允许范围内，仿生塔架柔性更好；仿生塔架达到共振时塔顶位移响应幅值降低了22.2%，且共振频率点均偏大；与刚性塔架相比，柔性与仿生塔架的固有频率均较低，而仿生塔架的固有频率略高于柔性塔架。

来源：2018年第8期

《热能动力工程》期刊编辑部

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