實(shí)際應(yīng)用的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備必須滿足使用壽命長(zhǎng)和維護(hù)保養(yǎng)工作少的要求，且這些要求在設(shè)備的研發(fā)階段就應(yīng)盡量滿足。模擬軟件ADINA在設(shè)計(jì)階段就能對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在空氣氣流作用下的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行計(jì)算，是提高設(shè)備性能的有效手段。

　　模擬技術(shù)專家ISKO公司利用現(xiàn)代化的運(yùn)算方法對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析計(jì)算，例如其在風(fēng)力作用下的結(jié)構(gòu)特性。在設(shè)備的模擬、分析和計(jì)算過(guò)程中，15年前的多功能物理模擬計(jì)算工具ADINA軟件給了ISKO公司的工程師們極大幫助。借助該模擬軟件豐富的功能，可以對(duì)提出的結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、聲學(xué)、熱力學(xué)和電磁學(xué)等方面的問(wèn)題進(jìn)行模擬計(jì)算。為了獲得盡可能符合實(shí)際情況的模擬分析，ADINA軟件也考慮了所謂的FSI，即流體結(jié)構(gòu)影響因素。

　　找出設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)

　　利用模擬分析的結(jié)果就能夠直接得到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)(如轉(zhuǎn)子葉片)與環(huán)境氣流間的相互關(guān)系(圖1)。在此計(jì)算分析中不僅可以得出氣流對(duì)發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響，而且還可得出設(shè)備對(duì)周圍環(huán)境的反作用，實(shí)踐表明這些結(jié)果都是非常有說(shuō)服力的。例如，模擬結(jié)果不僅清楚顯示了轉(zhuǎn)子葉片的變形或振動(dòng)，而且也顯示了全局性和局部性的交互作用，如進(jìn)入氣流與葉片振動(dòng)和塔架振動(dòng)之間的交互關(guān)系。這一模擬工具包含了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)兩大領(lǐng)域中所有重要的建模和分析方法，幾乎能夠模擬所有希望得出模擬分析結(jié)果的機(jī)械部件和連接件的情況。

　　圖1 ADINA軟件模擬風(fēng)力發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)與空氣氣流之間的交互作用

　　準(zhǔn)確的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)圖和其所使用的材料允許工程技術(shù)人員在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)的早期階段就通過(guò)模擬分析得到設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)的有關(guān)信息和基本資料。按照所需詳細(xì)程度進(jìn)行的結(jié)構(gòu)模擬，一部分是在極端負(fù)載情況下的進(jìn)行的，能夠在實(shí)際制造價(jià)格昂貴的樣機(jī)之前，以及在進(jìn)行代價(jià)巨大的性能測(cè)試之前，就清楚的指出設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。在進(jìn)行氣流影響模擬分析時(shí)，ISKO公司采用了渦輪機(jī)變量數(shù)學(xué)模型(圖2)，能夠用很高的清晰度對(duì)感興趣的部位進(jìn)行模擬和顯示。這一模擬分析的范圍很廣，包括了從2D模型試驗(yàn)到轉(zhuǎn)子分析，直至整個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的氣流環(huán)境條件的分析。

　　圖2 ISKO公司利用渦輪機(jī)變量數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的模擬

　　零部件的最佳設(shè)計(jì)和數(shù)字化管理

　　在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的模擬中，最令人感興趣的是轉(zhuǎn)子葉片多層次的機(jī)械負(fù)載分析，即考慮轉(zhuǎn)子葉片自重、旋轉(zhuǎn)、質(zhì)量慣性、進(jìn)氣條件和安裝環(huán)境等方面的機(jī)械負(fù)載分析。利用柔性結(jié)構(gòu)在氣流環(huán)境中的模擬分析，能夠把風(fēng)力發(fā)電設(shè)備相關(guān)的預(yù)測(cè)質(zhì)量提高到新的水平。轉(zhuǎn)子葉片由氣蝕和離心力引起的負(fù)荷與轉(zhuǎn)子葉片風(fēng)壓分布狀況及周期性交變壓力的疊加能夠得出新的有價(jià)值的真實(shí)負(fù)載的結(jié)論。