含聚酯缆绳锚泊系统疲劳分析及布置方位优化

为更合理地布设兆瓦级波浪能发电装置及其锚泊系统，开展浅水域含聚酯缆绳锚泊系统的疲劳损伤分析及布置方位优化研究。首先，在ANSYS-AQWA软件中建立发电装置与锚泊系统的耦合分析模型，采用时域分析方法计算各锚泊线在不同短期海况下动态响应；其次，采用雨流计数法，计算得到相应的锚泊线的疲劳载荷谱；然后，考虑波浪玫瑰图，基于Miner疲劳累积损伤理论计算各锚泊线在长期海况条件下的疲劳损伤；最后，设计4种对能量捕获有利的波浪能装置布置方案。研究发现不同的布置方案中锚泊线疲劳寿命差异较大，故建议在工程中，除了要考虑能量捕获效率外，还应计算装置的布置对锚泊系统疲劳寿命的影响，从而得到相对最优设计。     

基于CORS的输电塔监测系统

在外力干扰或恶劣自然环境的影响下,输电塔基易产生形变、沉降、倾斜及位移,进而造成相应杆塔位置和角度的改变。为避免发生以上问题,本文设计了一种基于CORS的输电塔远程监测系统。在基于CORS的变形监测技术、无线传感器网络技术及数据处理几个关键技术方面提出了新的服务器架构,测试结果良好,可最大限度地降低台风等气象灾害对输电杆塔安全的影响,进而为下一步输电塔的长效综合治理提供技术积累,对保障输电线路的安全运行具有重要意义。     

台风作用下输电塔塔周风场与动力响应实测分析

通过安装于台风中心的输电塔监测装置获取的实测结果,分析了台风“海马”经过期间塔身所处位置的风场特性及其动力响应特征。测试和分析结果表明：台风登陆前后,处于风眼区域的塔身位置处风向相反,登陆时刻的风速明显减小。台风经过期间湍流度和阵风因子均随风速增大呈现明显的非线性减小。10min平均风速大于10m/s后,顺风向湍流度稳定在20%~40%之间,阵风因子小于2.0。塔身位置处的顺风向脉动风速谱相较von Karman经验谱,其低频段吻合较好,高频区域能量明显偏低。不同风速下的塔线体系频率和阻尼相对稳定,对于1阶弯曲,横、顺跨线向阻尼比均约为2.5%,其较一般钢结构的偏高。输电线和塔身的耦合共振不明显。实测塔头加速度频谱分析表明塔身横、顺跨线向的1阶整体弯曲模态振动显著,但其模态位移在塔头总振动位移中占比不到10%,表明塔身动位移是以背景分量为主。     

防振锤非线性阻抗的实验研究及参数识别

防振锤被广泛用于减轻架空输电线微风振动,阻抗是评价其减振性能的重要指标。针对防振锤所具有的非线性特性,设计了一套利用正弦扫频测试阻抗的方案,通过测量防振锤在不同的激振速度下的阻抗谱,识别防振锤在不同振动速度下的的固有频率和阻抗,并计算出每一阶固有频率所对应的阻尼比。分析了振动速度对防振锤振动参数的影响。最后,通过对比防振锤阻抗谱的实验结果和计算结果,指出了现有防振锤线性力学模型的局限性。     

风机尾流区湍流场特性数值仿真

基于LES模型利用致动方法对风机进行尾流数值研究,分析风机尾流速度场分布特点,将数值模拟结果与实验对比,研究多个致动方法适用条件,首次开展风机尾流流场动量平衡研究,为风机尾流解析模型的建立奠定基础。结果表明:在全流域内,致动线方法模拟结果与实验吻合,而在近尾流区,致动盘方法难以捕捉较大流场梯度;在远尾流区,动量平衡主要发生在对流项与湍流应力项之间,而在近尾流区,压力梯度项较为明显。     

考虑地表粗糙影响的下击暴流数值仿真

采用大涡湍流模型并结合冲击射流风场模型对1∶1000缩尺比的下击暴流做数值仿真模拟,以达到明确下击暴流流场特性的目的。并对光滑地表以及粗糙地表两种地表边界条件做了对比,以探明地表粗糙程度对流场的影响。分析了流场中的涡量变化、径向风速和湍流强度等特征物理量,数值模拟特征风剖面与以往研究成果吻合良好,发现地面粗糙程度增大会导致最大风速出现的位置发生较大上移,并且地面粗糙会加剧流场变化的剧烈程度以及发展速度。     

三边型兆瓦级波浪能装置锚泊系统动力特性分析

采用ANSYS-AQWA软件建立三边型兆瓦级波浪能装置及其锚泊系统分析模型，计算正常完整状态和锚泊线断裂1根状态下装置和锚链的动力特性，分析聚酯缆绳的刚度、环境入射角及平台锚链的出链长度对锚泊系统的最小安全系数的影响。结果表明：锚泊系统的最大张力受聚酯缆绳动态刚度的影响显著；当采用锚泊线初始构成方案时，对于部分环境入射角，锚泊系统的最小安全系数不满足规范要求，但通过调整平台锚链的出链长度，使得在正常完整状态和有1根锚泊线断裂状态下均满足相应规范要求。最后，根据计算分析对工程上的布置设计提出建议，从而在保证锚泊系统可靠性的同时提高整体工程的经济性。     

强风下导线的等效随机静风荷载概率模型

输/配电线路是典型的风振敏感结构，而且导线风荷载往往大于杆塔自身风荷载。结构风荷载常呈现强随机性，合理地考虑这种随机性是输/配电线路抗风设计与风险评估的基础。该文以气弹模型风洞试验为依据，结合随机风振反应基本理论，获得导线等效静风荷载的计算方法；引入强风风场特性参数的随机性，推导并拟合得到导线的等效随机静风荷载概率模型；将建立的随机风荷载概率模型应用于配网结构的可靠度分析中，评估现有配网结构规范设计的可靠度水准。分析结果表明，导线风荷载效应占比大于5%时，按现有配网线路规范设计的构件可靠度指标低于构件呈现二级延性破坏所对应的目标可靠度水平。该文建立的随机风荷载概率模型，考虑了平均风荷载的随机性、脉动风荷载的随机过程性及其对结构的随机动力效应，同时引入了描述脉动风随机过程特性参数的随机性，可应用于强风下输/配电网的抗风设计和风险评估。