01
风机多体动力学概述
课程背景、学习目标、风机结构组成、多体动力学基本概念、仿真技术路线
概述基础
02
刚体运动学基础
坐标系与变换、欧拉角与四元数、刚体速度与加速度、运动学约束方程
运动学刚体
03
多体系统动力学方程
牛顿-欧拉法、拉格朗日法、虚功原理、微分代数方程(DAE)求解
动力学方程
04
柔性体建模基础
模态综合法(CMS)、Craig-Bampton方法、柔性体运动方程、模态截断与误差
柔性体CMS
05
风机叶片建模
叶片几何与铺层、梁模型与壳模型、叶片模态分析、叶片超单元生成
叶片超单元
06
塔筒与基础建模
塔筒梁模型、基础边界条件、土-结构相互作用简化、塔筒模态分析
塔筒基础
07
机舱与传动链建模
主轴与轴承模型、齿轮箱简化模型、发电机转子模型、联轴器与制动器
传动链机舱
08
偏航与变桨系统建模
偏航轴承与驱动、变桨执行机构、摩擦与阻尼模型、控制接口定义
偏航变桨
09
空气动力学载荷接口
叶素动量理论(BEM)、气动阻尼、湍流风场生成、载荷映射到结构
气动BEM
10
控制系统与DLL接口
经典PID控制、变桨与转矩控制律、DLL/S-Function接口、实时仿真
控制DLL
11
接触与摩擦建模
齿轮啮合接触、轴承滚动接触、摩擦模型(Morrison/Coulomb)、罚函数法
接触摩擦
12
螺栓与连接件建模
预紧力模拟、螺栓刚度、法兰连接、非线性接触
螺栓连接
13
阻尼模型
结构阻尼、瑞利阻尼、模态阻尼、气动阻尼耦合
阻尼耗散
14
数值积分方法
Newmark-β法、HHT-α法、Runge-Kutta法、隐式/显式积分器选择
数值积分
15
模型装配与拓扑
超单元装配、约束耦合、自由度缩减、系统矩阵组装
装配拓扑
16
静力与模态分析
重力预载、稳态偏航/变桨工况、整机模态频率与振型、Campbell图
模态静力
17
线性与非线性屈曲分析
叶片屈曲、塔筒屈曲、非线性几何刚度、特征值屈曲
屈曲稳定性
18
地震与极端工况仿真
地震谱输入、极端风速模型(DLC)、紧急停机工况、极限载荷分析
地震DLC
19
疲劳载荷仿真
雨流计数法、S-N曲线、Miner线性累积、损伤等效载荷(DEL)
疲劳损伤
20
传动链扭振分析
轴系扭振模态、电网故障激励、次同步谐振、扭振抑制策略
扭振传动链
21
叶片-塔筒耦合振动
叶片挥舞/摆振与塔筒侧向/前后耦合、稳定性判据、失速诱导振动
耦合振动
22
浮式风机基础动力学
浮式平台刚体运动、系泊系统建模、波浪载荷、气动-水动-伺服-弹性耦合
浮式耦合
23
冰载荷与结冰仿真
叶片结冰模型、冰脱落轨迹、冰载荷冲击、不平衡质量
结冰载荷
24
模型验证与校准
试验模态测试(EMA/OMA)、应变片数据对比、参数敏感性分析、模型更新
验证校准
25
计算效率优化
并行计算、GPU加速、模型降阶(ROM)、自适应时间步长
效率ROM
26
软件工具链
SIMPACK/Adams、Bladed、FAST/OpenFAST、HAWC2、MBDyn
工具生态
27
联合仿真技术
MBD与控制(Matlab/Simulink)、MBD与CFD(双向耦合)、MBD与FEM(子结构)
联合仿真耦合
28
IEC标准与认证
IEC 61400系列、设计载荷工况(DLC)、安全系数、认证流程
标准认证
29
数字孪生与运维
在线监测数据驱动模型、损伤识别、剩余寿命预测、数字孪生架构
数字孪生运维
30
综合案例实战
5MW风机整机模型搭建、DLC 1.2/1.3/6.x仿真、结果后处理与报告生成
实战案例