Bladed 学习报告.

一

软件简介

GH Bladed软件是一款由英 国 Garrad Hassan and PartnersLimited 公司（以下简称 GH 公司）开发的用于风电机组设计的专业软件。它适用于陆上和海上的多种尺寸和型式的水平轴风机，进行设计和认证所需的性能和载荷计算。软件本身的可靠性已 通过GL（德国劳埃船级社）认证。目前GH Bladed已被广泛应用于风机产业，用户包括风机及零部件制造商、大学和研究机构、认证机构。

GH Bladed为用户提供一个陆上、离岸风机性能和负载的设计解决方案。软件具有基于Windows的绘图用户界面和在线帮助功能，操作方便，同时风机设计 计算采用工业标准。GH Bladed支持风载荷和波浪载荷组合计算，采用全空气弹性和水弹性模型并考虑地震励磁的影响。GH Bladed具有多个功能模块，包括外壳稳定性分析、动态负载模拟、负载与电能获取分析、批处理和报告自动生成、电网交互以及控制设计的线性化模型。

Bladed 软件是一个用于风电机组设计与验证的集成化软件包，可以提供各种风模型、控制系统、动力响应等多种综合模型，可用于风电机组功率分析、载荷计算、风电机组气动性能分析等。

二 模块介绍

Bladed软件的功能模块。主界面如下图所示：主要的设置和计算功能分为13个部分。参数设置又分为风机参数和外部环境参数二部分。风机参数部分包括前八项，分别为叶片Blades、翼型截面Aerofoil、叶轮Rotor、塔架Tower、传动链Power Train、机舱Nacelle、控制Control、模拟分析Modal Analysis。剩余为环境参数部分，为风Wind，海面状况Sea State。

图1-1 bladed的主界面

软件的基本工作流程：通过调用、自定义或修改模型参数后，通过计算选项选择计算内容计算，后通过数据观察分析功能查看计算结果并进行数据处理。

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模块1： Blades（叶片）主要定义叶片的外部几何尺寸，重量分布及刚度。主要的参数有：长度、弦长（各剖面）、扭角、厚度、质量因素和刚度因素。

图1-2 几何尺寸

图1-3 叶片几何参数

图1-4质量和刚度

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模块2 ： Aerofoil（翼型）定义了叶片翼型，并可通过对翼型的定义，确定任意攻角下的叶片气动系数（升力系数，阻力系数等）。

Blades和Aerofoil两个选项共同定义了全部的叶片参数。叶片的性能主要依赖于翼型、弦长和扭角分布这几个关键参数。其中 CL表示升力系数 CD 表示阻力系数，CM为俯仰系数。

图1-5翼型参数

模块3： Rotor（叶轮）定义了风轮、转子轴、轮毂中，与气动力学相关的所有参数（几何尺寸，安装相对尺寸，运行模式）

叶尖旋转圆半径：80m 轮毂高度：５７．５ｍ

图1-6a 风轮几何尺寸

图1-6b 轮毂几何尺寸

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Rotor diameter为风轮直径。Number of blades 为叶片数目，通常选择三片。Hub

height 为轮毂高度，即从地面到叶轮中心的距离。Blade set angle 为叶片安装角，即桨叶与变距之间的参考线相对于风轴回转平面的角。Cone angle 叶片回转锥角。Tilt

angle 仰角，即主轴和水平面的夹角。Overhang为风轮中心到塔心的距离，即风轮回转中心和塔筒中心线的水平距离。Lateral offset 为侧偏移，即主轴和塔轴的水平偏差。Rotational sense 顺时针。

模块4 ：Tower（塔架）定义了所有塔筒（含基础）相关参数：尺寸，重量，刚度。

图1-7塔架参数

在1-7中，可以对塔的类型（land or sea）进行选择。Mass per unit length 为单位长度质量。Bending Stiffness 为抗弯刚度。Wall thickness 壁厚。Material young’s

modulus 为杨氏模量。

模块5:Power train（传动链）定义了传动链上各个环节的相关参数，选项卡分为：传动轴相关，安装，发电机相关，能量损耗和电网连接。电机和刹车的设置很大程度上决定了电能输出能力和风机带载能力。

1-11a 1-11b

图1-11传动链参数

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在a图中，可以对传动的相关参数进行设置。如左上角三种形式，Not

defined(非定义)，locked speed drive train(定速传动),dynamic drive train

model(动态传动模型)；在b图中是对损耗情况进行设置。左侧为mechanical losses（机械损耗）,右侧为electrical losses(电气损耗)。视具体要求对这两种损耗进行设置。

Transmission为传动系统，如齿轮箱，主轴等。Mounting为弹性支撑，这一选项仅在确定动态驱动链时可用。Generator为电机，提供了三种电机模型，为感应发电机，变速发电机，变滑差发电机。Network风力机电网连接，即定义了风电场网络的电特性以及风电场到外部电网的连接。

模块6：Nacelle（机舱）定义了与机舱相关的几何和结构参数，主要影响偏航负载。

Nacelle drag coefficient为机舱阻力系数。Location of front of nacelle measured from

tower axis为机舱前端到塔中心的距离。Position of

centre of mass of nacelle to

side of tower axis为机舱重心到塔轴线的侧向距离Height of centre of mass

relative to tower top为质量中心相对于塔顶的高度。Position of centre of mass in

front of tower为从塔轴线到机舱质量中心的前向距离。

图1-12 机舱参数设置

质量：72000KG 长度: 6 m 高度： 2.5m 宽度：2.5m

模块7：Control（控制）定义了与控制系统相关的控制策略和控制器算法，转矩和桨叶角度控制中自带PI调节（可分段）并支持外部控制器文件的导入（DLL或EXE）。

图1-15控制系统参数

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Fixed speed stall regulated 为定速失速调节，选择感应电机模型。Fixed speed

pitch regulated 为定速变桨调节，选择感应电机模型，以及变桨或副翼控制叶轮。Variable speed stall regulated 为变速失速调节，选择变速电机模型。Variable speed pitch

regulated 为变速变桨调节，选择变速或变滑差电机模型，以及变桨或副翼控制叶轮。

Shaft brake 轴刹车。Start-up sequence 为启动过程，Normal stop sequence 正常停机系Emergency stop sequence 为紧急停机过程，Idling conditions为空转状态，Parked

conditions 停机状态，Yaw control 为偏航控制，User-defined controllers 用户自定义控制器，Pitch actuators 变桨执行器。Minimum Pitch Angle 最小桨距角，Demanded

Generator Torque 电机扭矩需求，最大电机扭矩需求，在额定风速以上时用固定扭矩值。Demanded Generator Speed 为额定以上转速需求，即额定以上的电机转速需求。可进行PI控制的调节。

模块8：Modal Analysis（模态分析）。设置模态分析方法（阶数、自由度、极限位置、阻尼、正常工作模式等）后，可以仿真计算出风机主轴和塔架。

图1-16 模态分析

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模块9：Wind（风），风是风机的动力源和外部载荷的最主要部分。对风况的定义直接影响风机的动态性能。风况定义的包括：时变风况定义，湍流，风剪切，塔影效应等。

图1-17 a风切变

图1-17 b 塔影效应

图1-17C 风参数设置界面

Wind shear 风剪切，即风速随高度的变化。ower shadow 为塔影，即塔架旁的风流失真，Upwind turbine wake为上风向风机尾流，即上风向风机部分或完全处于尾流中，Time varying wind 风随时间变化，Annual wind distribution 为年风速分布，Define turbulence为定义湍流。

Refer wind speed to hub height为参考轮毂高度风速。Height at which speed is

defined为定义速度处的高度，即确定风速的参考高度。Wind direction 为风向，从正北方向顺时针测量。Flow inclination 为气流倾角，适合于非水平风。正值表明上升的风。Single point History为单点记录，3D Turbulent Wind 3D 湍流风，Transients 瞬态变化风。

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模块10： Calculations（计算）

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Aerodynamic information 空气动力信息，它给出了包括当前每个叶片上空气动力载荷的空气动力参数，假定风始终是稳定的。Performance Coefficients 性能系数，即计算功率，力矩，推力系数，Steady power curve 静态功率曲线，给出功率，力矩，推力作为风速函数，Steady Operational Loads 静态运行载荷，计算所有在稳定风区内的载荷，Steady Parked Loads 静态停机载荷，在稳定风区内停止风机上的载荷，Model

Linearisation 线性化模拟，Iding 空转。

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三 体会

在这学期末的风能实习中，我们认识学习了GH bladed 软件。虽然只有短短几天时间 ，但在这几天内，学到了许多用用的东西。

GH Bladed为用户提供一个陆上、离岸风机性能和负载的设计解决方案。软件具有基于Windows的绘图用户界面和在线帮助功能，操作方便，同时风机设计 计算采用工业标准。GH Bladed支持风载荷和波浪载荷组合计算，采用全空气弹性和水弹性模型并考虑地震励磁的影响。GH Bladed具有多个功能模块，包括外壳稳定性分析、动态负载模拟、负载与电能获取分析、批处理和报告自动生成、电网交互以及控制设计的线性化模型。

通过老师的课堂讲解加以自己的练习，掌握了一些软件的一点知识。对这个软件的作用及使用方法有了初步的了解。

通过对软件的认识，熟悉，运用，可以对一些因素对愤怒风能功等的影响做出一定的判断，比如在实习报告中，有个、改变Wind中的一些参数，使得风功率输出的环境在有/无风切变得情况下做出对比。还有后面改变了PI控制中的参数。

在这学期之前开的课上就开始接触风能----我们的专业课。当时老师给我们大概介绍了Matlable 等软件，让我们对风资源评估有了一些理解，通过这次的短学期实习，有了解到GＨ bladed 软件，通过建模认识等方式，对软件做了大体了解。

在实习第一天老师给我们讲了一些，大概的认识了一下软件，然后我们就开始做一些实践练习。

印象最深刻的是软件全是英文。让人头大，做图形找不到对应选项，所以，我觉得自己有必要加强自己的英语。至少多了解。

总体来说这次实习很不错，让我了解了一个新的专业可以用的软件。在以后的日子里，我会更加珍惜在学校的每一次的学习!

新 疆 大 学

实习（实训）报告

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实习（实训）名称： 风力发电软件应用

学 院： 电气工程学院

专 业、 班

指 导 教

报 告

学

时

级： 风能121班

师： 闫学勤

人： 姬广彬

号： 2

间： 2015年1月15日

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实习主要内容：

初步了解了Bladed软件的功能，对Bladed软件进行系统性的学习，了解每个模块的功能。并在对该软件有了进一步的学习后，利用该软件设计自己的风电机组，做一个基本完善的风电机组体系。

主要收获体会与存在的问题：

1.将理论教学与 Bladed 软件仿真结合，更好地理解了风力发电的有关知识，锻炼实际操作能力，提高分析和解决问题的能力。

软件是一个用于风电机组设计与验证的集成化软件包，可以提供各种风模型、控制系统、动力响应等多种综合模型，可用于风电机组功率分析、载荷计算、风电机组气动性能分析等。

3. 2.存在的问题：对Bladed软件认识不全面，因而进行参数设定时不确定是否可以满足预定要求，中英文对照较为混乱，可能会选择错参数，分析出现问题。

指导教师意见：

指导教师签字：

年 月 日

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备注：

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