參數(shù)化高精度整機模型對風電機組設計的意義

　　3 參數(shù)化高精度整機模型的核心價值
　　總體上說，參數(shù)化高精度整機模型具備以下兩個特點：
　　（1）全耦合的一體化
　　依靠全耦合一體化的高精度整機模型，風電機組制造商可以得到精確的動態(tài)載荷和結構響應，從而優(yōu)化風電機組結構和控制系統(tǒng)設計。而對于認證機構而言，利用更加精確的動態(tài)載荷和結構響應分析可以對現(xiàn)有的認證規(guī)范進行更好的評估和改善，設定更加合理的安全系數(shù)，從而使整個風電機組行業(yè)都為之受益。
　　風電機組作為承受瞬態(tài)空氣動力學激勵的大型柔性機電系統(tǒng)，存在高度動態(tài)效應，要掌握風電機組真實的動態(tài)行為，就必須充分考慮氣動彈性、機械系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的各種耦合效應。S4WT 創(chuàng)新性地采用基于非線性有限元理論模擬柔性多體動力學系統(tǒng)和基于動量- 葉素理論來表征空氣動力學、并與控制系統(tǒng)相聯(lián)的全耦合、一體化方法，來構建包含部件柔性、非線性及部件之間（包含機電系統(tǒng)之間）相互作用的高精度整機模型，從而準確模擬風電機組動態(tài)行為，提高風電機組設計的可靠性。

圖2 全耦合一體化方法構建參數(shù)化高精度整機模型

　　（2）參數(shù)化建模
　　高精度整機模型的參數(shù)化建模方式，可以幫助設計者非常方便地對不同設計方案進行對比驗證，或基于原有設計進行風電機組改型設計，而無需進行繁雜的模型重構，從而可以大幅縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，并降低開發(fā)成本。此外通過模型參數(shù)化和報告模板定制，還可以大大減少認證機構的手工勞動并提升效率。
　　為快速模擬不同結構的風電機組或使風電機組的高精度整機模型能應用于結構優(yōu)化的循環(huán)過程，S4WT 中提供標準參數(shù)化模型庫供用戶選擇，用戶只需直接調用并依據(jù)實際情況調整參數(shù)，再結合特殊的用戶自定義部件，即可輕松實現(xiàn)參數(shù)化高精度整機建模。另外，用戶還可根據(jù)企業(yè)實際機型定制開發(fā)參數(shù)化高精度模型，從而更加方便地滿足優(yōu)化設計及風電機組改型的需要，只需一次投入，即可長期受益。

　　如下圖采用參數(shù)化建模方法，在S4WT 中用戶可以輕松實現(xiàn)不同傳動系統(tǒng)設計方案的轉換、對比分析及優(yōu)化設計。

a) 單軸承支撐方案