不同海况下近海超大型风力机动力学响应及结构损伤分析

作     者：李志昊 岳敏楠 闫阳天 李春 杨阳 薛世成 Li Zhihao;Yue Minnan;Yan Yangtian;Li Chun;Yang Yang;Xue Shicheng

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 利物浦约翰摩尔斯大学海事与机械工程系利物浦L33AF英国 

基　　金：国家自然科学基金(51976131,52006148) 上海市“科技创新行动计划”地方院校能力建设项目(19060502200) 

出 版 物：《太阳能学报》 (Acta Energiae Solaris Sinica)

年 卷 期：2022年第43卷第7期

页      码：366-374页

摘      要：以超大型DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,通过p-y曲线和非线性弹簧建立桩-土耦合模型,选取Kaimal风谱模型建立湍流风场,基于P-M谱定义不同频率波浪分布,并利用辐射/绕射理论计算波浪载荷,采用有限元方法对不同海况下单桩式风力机进行动力学响应、疲劳及屈曲分析。结果表明:不同海况波浪载荷作用下塔顶位移响应及等效应力峰值远小于风及风浪联合作用,其中风浪联合作用下风力机塔顶位移响应及等效应力略小于风载荷;波浪载荷对风载荷引起的单桩式风力机动力学响应具有一定抑制作用,此外相较于波浪载荷,风载荷为控制载荷;风载荷与风浪联合作用下风力机等效应力峰值位于塔顶与机舱连接处,波浪载荷风力机等效应力峰值位于支撑结构与桩基连接处;仅以风载荷预估风力机塔架疲劳寿命将导致预估不足;随着波浪载荷的增大,风力机失稳风险加大,波浪载荷不可忽略;不同海况下,风浪联合作用局部屈曲区域位于塔架中下端,在风力机抗风浪设计时,应重点关注此处;变桨效应可大幅降低风力机动力学响应、疲劳损伤及发生屈曲的风险。

主 题 词：海上风力机 结构分析 瞬态动力学响应 疲劳分析 屈曲分析 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 080703[080703] 080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0813[工学-化工与制药类] 

核心收录：

D　O　I：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-1119

馆 藏 号：203113612...