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eNews 2010/10/27 : 以ADINA-FSI進行風力及水力發電機之起動分析

本期之電子報為您介紹, 以ADINA-FSI進行風力及水力發電機起動分析. 內容包括工程實例案例簡介及一簡化風力發電機模型. 簡化之模型含ADINA-FSI 之完整輸入與設定檔,供讀者免費下載. 本文部份資料
大陸著名之CAE論檀Simwe某位網友授權刊登, 在此致謝.


ADINA-FSI 風力及水力發電機起動分析案例

風力發電機在設計及分析上的重要議題之一, 是瞭解在某一特定風速歷程下, 風機是否能起動, 以及起動後其轉速為何. 由於此問題除了風機本身的空氣動力性能, 還牽涉到風機內部的 慣性 以及 磨擦力等. 因此若以一般的CFD模式分析, 將難以得到正確的解答. 此外若進行FSI分析, 結構必須要具備 動態非線性分析的能力, 且CFD與結構間之耦合最好為雙向即時.

由於ADINA-FSI同時具有以上兩項特性, 因此經常被用來分析風機, 水力渦輪 , 以及類似的機械裝置.

圖一所示, 即由ADINA-FSI所作之
水力渦輪 發電機之流固耦合分析結果. 其詳細內容可見於 http://www.adina.com/newsgH65.shtml
ADINA-FSI Hydraulic Turbine
圖1 ADINA-FSI分析
水力渦輪機(Hydraulic Turbine)流固耦合之結果

除了上述之水力渦輪機, ADINA-FSI亦經常被用來分析風力發點機之起動行程. 圖2所示為對岸某研究人員,使用ADINA-FSI作風力發電機起動歷程,
風機葉片應力及動態時間歷程
ADINA-FSI
圖2 風機葉片應力及動態時間歷程


圖3所示, 為對迎風面作剖面所得到之風速分佈, 以及葉片之旋轉動態圖.
ADINA-FSI


圖3 對迎風面作剖面所得到之風速分佈, 以及葉片之旋轉動態圖

圖4所示, 為風機軸向作剖面所得到之風壓分佈, 以及葉片之旋轉動態圖.
ADINA-FSI
圖4
風機軸向作剖面所得到之風壓分佈, 以及葉片之旋轉動態圖

圖5所示, 為時間對風機轉速之曲線圖. 由圖中可見, 風機起動初期加速緩慢; 克服磨擦力後, 開始加速. 但末期轉速漸趨穩定.

ADINA-FSI
圖5 時間對風機轉速之曲線圖


ADINA-FSI 風力發電機起動分析輸入檔範例

以上之案例, 皆為實際之工程案例,其細節及設定無法揭露. 但為了讓ADINA之用戶能更快上手, 在此處提供了一簡化之風力發點機FSI分析. 其外型如圖6所示, 而分析結果之風機運轉動態如圖7所示, 時間對風機轉速之曲線圖則如圖8所示.

ADINA-FSI
圖6 簡化之風力發電機範例外型圖


ADINA-FSI 風力發電機
圖7 簡化之風力發電機範例運轉動態結果圖


ADINA-FSI 風力發電機
圖8 簡化之風力發電機範例時間對風機轉速之曲線圖

上述模型所有ADINA-FSI輸入檔,經壓縮後可於此聯結下載 (windmill.zip). 其中含三個檔案

fc.x_t  :  風力發電機之CAD檔. 存成Parasolid格式
model-f.in : CFD及FSI部份之輸入檔. (將會讀入檔案fc.x_t)
model-s.in : 結構部份之輸入檔. (將會讀入檔案fc.x_t)

以上模型雖經簡化, 但其設定
原則並未改變.請有興趣之用戶自行下載參考. 由於此為免費提供之資料, 非公司之付費用戶崴昊科技恕無法提供技術支援.


您所導入的ADINA系統, 有崴昊科技享譽國際的技術顧問團隊, 為您作全方位的技術支援, 而不再只是軟體操作的教學, 甚或只是軟體販賣.如果您對簡易,快速而準確的非線性分析有興趣, 請今天就與我們聯絡.

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