风机结构

• 叶片：叶片质量，刚度，失稳、升力系数，阻力系数等

• 轮毂：强度、刚度、疲劳耐久、质量、俯仰角等

• 齿轮箱：齿轮、轴承等部件优化设计，整机静态、NVH、动力学特性

• 发电机：电磁仿真、电磁载荷计算，定子、转子、整机应力、变形、模态、热交换

• 电气设备：散热、EMI/EMC、结构

• 塔筒：强度、刚度、疲劳耐久

• 塔基：海上载荷、地震分析

风机类型（按传动链分类）

风机的工程挑战

实现这些优势所需的仿真功能

转子空气动力学和声学

叶片，机舱和塔架结构设计

Power Generation and Transformation

风场

控制系统及软件

预测性维护和数字孪生

Proven Simulation Solutions For Wind Turbines

应用案例

转子空气动力学和声学

转子空气动力学

主要挑战

• 提高转子效率以最大限度地提高年发电量（AEP）

• 叶片形状优化，可根据安装地点的风量来定制设计

• 可靠的空气动力学预测，用于主动控制策略

• 精确的气动载荷计算可实现有效的结构设计

这些挑战涉及巨大的仿真复杂性

• 湍流模型的高精度和快速求解

• 高效且易于使用的嵌入式优化工具

• 大型模型高性能计算支持

Ansys如何帮助应对挑战

• 灵活，快速的工作流程：Ansys Fluent中具有自动网格创建和最创新的MOSAICTM技术的端到端工作流程

• 内置的优化功能：辅助求解器可自动优化叶片形状

• 求解效率：破纪录的高性能计算可扩展性更快地解决复杂问题

风机噪音

叶片积冰

空气动力载荷

Rotor Aerodynamics and Acoustics

结构设计与制造：叶片，机舱和风机塔

叶片材料开发及管理

结构响应（叶片）

结构响应（机舱）

结构响应（海上基础）

复合材料叶片制造

运输，装卸和装配

Power Generation and Transformation

客户收益

• 最大限度地提高功率密度和性能：得益于电磁设计优化

• 确保组件的可靠性和完整性：精确的多物理场仿真，包括电气、热和结构方面，能够在实际工作条件下设计组件

• 加速设计周期：精确的仿真可显著缩短研发时间，同时优化能量输出。工程师可以探索更多的选项来优化发电机和电源转换器

• 最大化投资回报：预测完整的系统性能。 平衡发电与电网需求，以适当调整电源和存储容量的大小。设计每台涡轮机，使其使用最大功率点跟踪控制以最佳运行方式，并使用预期的环境条件在系统中进行模拟。

风电场

风电场分析及选址

风电场能源评估

Wind Farming

控制系统及软件

System Design and Functional Safety Compliance to IEC 61508

Key Challenges

• 功率输出更高的风机具有更高的安全要求

• 功能安全、系统设计和软件设计团队无法有效沟通

Ansys Advantages

• 用于系统设计、功能安全分析和软件设计的集成环境

Benefit

• 在设计过程的早期发现并考虑安全要求

• 保持安全分析结果始终一致和可追溯

• 保持系统和软件设计始终一致

Design and Generate Complex Control Software

Code early error detection

预测性维护和数字孪生