风浪联合作用下海上风力涡轮机的碰撞阻尼减振控制

作     者：孔凡 夏红兵 孙超 李书进 KONG Fan;XIA Hongbing;SUN Chao;LI Shujin

作者机构：武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070 路易斯安那州立大学土木与环境工程系巴吞鲁日70803 中信建筑设计研究总院有限公司武汉430014 

基　　金：国家自然科学基金(51678464) 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2021年第40卷第3期

页      码：19-27页

摘      要：提出利用碰撞调谐质量阻尼器(Pounding Tuned Mass Damper,PTMD)控制近海单桩风力涡轮机塔身在风浪联合作用下的结构振动。为此,利用拉格朗日方程推导风浪联合作用下风机与PTMD的耦合动力方程并据此分析了相关控制效果。具体而言,结构模型方面,以美国国家可再生能源实验室(NREL)的5 MW基准单桩海上风力涡轮机为研究对象,利用非线性黏弹性模型描述阻尼装置的碰撞过程,并在塔体模型中考虑基础土壤效应。风浪外荷载方面,采用考虑普朗特叶尖损失因子(Prandtl’s Tip Loss Factor)和格劳厄特校正(Glauert Correction)的叶素动量法计算风湍流作用在叶片上的气动荷载,并利用Morison方程计算满足JONSWAP谱的随机波浪荷载。研究发现,碰撞调谐质量阻尼器对塔顶响应的控制效果较好;引入的碰撞机制使调谐质量阻尼器鲁棒性提高,使之在参数失调的情况下仍能保持较好的振动控制效果。

主 题 词：近海风机 被动控制 碰撞调谐质量阻尼器 风浪联合作用 

学科分类：1002[医学-临床医学类] 080703[080703] 080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 080101[080101] 0801[工学-力学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13465/j.cnki.jvs.2021.03.003

馆 藏 号：203101976...