浮式风机支撑结构在气动载荷和波浪载荷联合作用下的运动响应研究

海上漂浮式风机支撑结构具有良好的稳定性,是支撑风机正常工作的重要因素之一,而风机正常工作时叶轮旋转产生巨大气动载荷会对浮式支撑结构产生影响。目前,对风机浮式支撑结构动态响应的研究主要集中在极端海况下浮式风机支撑结构的运动响应,而考虑气动载荷影响的研究则较少。采用流体动力学理论和空气动力学理论并结合有限元方法对某三浮体式风机支撑结构在风、浪、流戴荷联合作用下的运动响应进行分析,其中风载荷将分为考虑气动载荷、不考虑气动载荷、将气动戢荷简化为固定载荷三种情况。研究结果表明:风机正常工作时支撑结构的运动响应主要受气动载荷影响;支撑结构的运动响应主要表现在纵荡,垂荡和纵摇方向;考虑气动载荷时,支撑结构在纵荡和垂荡方向上的运动响应均小于将气动戢荷简化为固定载荷的情况。因此,考虑气动戢荷对支撑结构的影响在工程实践中具有较大意义,为海上风机支撑结构的稳定性研究提供了理论依据。     

海上吸力基础式风机结构动力响应研究

由于海上风机受到风浪流荷载的长期作用,因而其动力响应问题成为风机结构设计的关键问题。针对上述情况,以5 MW吸力基础固定式海上风机为研究对象,充分考虑风机基础与土的相互作用等非线性荷载,利用有限元方法建立了综合考虑空气动力、水动力和土壤约束力作用的海上风机整体动力耦合分析模型,在多荷载工况组合下进行了海上风机结构的动力响应分析。研究结果表明,海上风机整体结构位移最大区域在塔筒顶部,应力最大区域在吸力基础与风机塔架的连接处。通过对线性叠加法和Turkstra准则的对比分析验证可以看出,采用Turkstra准则能更准确地获得对风机结构动力响应最不利的荷载组合方式。     

爆炸载荷对埋地输气管道的动力响应和极限载荷分析

定量分析临近管道爆破对埋地输气管道产生的动力响应有助于合理制定输气管道的安全保护措施。利用LS-DYNA 3D有限元程序,根据准静定理论计算爆腔半径,在爆腔内壁施加压力时程,建立了爆腔-岩土介质-输气管道动力相互作用模型,基于多种工况下的数值模拟分析,探讨了埋地输气管道动态响应过程中管道质点速度和动应力峰值分别和装药量、爆心距的关系,以两倍弹性斜率准则确定管道在特定工况下的极限载荷,进一步建立了装药量和施工安全距离的经验关系式,此式可以作为输气管道在近距离爆破施工条件下的破坏判据。该模型为埋地输气管道在第三方荷载作用下的风险评估提供了一个计算平台,对埋地输气管道的设计、施工和完整性管理具有一定的参考价值。     

冰载荷作用下自升式平台的动力响应分析研究

应用ANSYS软件系统计算不同冰力模型下自升式平台的动力响应。通过对某自升式平台的冰激振动分析,得到冰力和结构振动的一些特性,为在冰区服役自升式平台的冰激振动安全评估提供了有益的参考。     

焦炭塔结构的固有频率和振型研究

0前言焦炭塔作为一种露天放置的大型直立设备,受到许多机械载荷的作用,如自重,内压,介质重量,风向和地震载荷,这些载荷的共同作用造成了设备的强度问题。结构的振动特性决定了结构对于各种动力载荷的响应情况,因此要计算风载荷和地震载荷,首先要计算焦炭塔结构的固有频率和振型     

水泥环对套管载荷影响的理论研究

用解析方法对非均匀地应力情况下水泥环对套管载荷影响的研究表明,水泥环对套管载荷的影响取决于水泥环厚径比、水泥环与地层材料的差异系数以及地层与套管的刚度比这3个因素,其中刚度比起着重要作用.当刚度比λ≥1-2ν(ν为水泥环泊松比)时,用较高弹性模量的水泥固井可以降低套管载荷;当刚度比λ<1-2ν时,用较低弹性模量的水泥固井可以降低套管载荷.一般情况下,增加水泥环的厚度可以降低套管载荷.水泥环与套管光滑接触情况下,套管载荷非均匀程度降低,基本上呈均布载荷.     

密度泛函理论研究Ag/Al2O3催化剂上吸附的烯醇式物种的结构和振动光谱

设计了Ag/Al2O3催化剂上吸附的烯醇式物种(RCHCHO-)的计算模型,并用密度泛函理论方法研究了这些模型的分子结构和振动光谱.通过比较和分析理论光谱和实验光谱,确定了烯醇式物种的吸附形态,从而可进一步明确乙醇选择性还原NOx的反应机理.     

海上风机支撑结构设计分析研究

本文介绍了海上风机支撑结构的一般失效形式和设计分析方法,并以某一单立柱三桩的海上风机支撑结构为例,进行了最终极限强度计算、动力特性分析以及疲劳强度计算,并得到几个有益的结论。     

风力发电塔筒在地震和风载下的失效分析

为了研究1.5 MW水平轴风力发电机塔筒在强地震和风力载荷作用下的结构响应和失效模式,根据抗震规范中的两条设计响应图谱选定地震运动的形式和规模,同时根据热带气旋设定风力载荷,对研究模型进行了非线性动力学响应分析,并比较了在风力载荷作用下,塔筒在短周期和长周期地震载荷下的结构性能。结果表明,在强风力载荷作用下,风机塔筒的失效是由塔筒下部塑性铰的形成引起的,这一区域在塔筒承受较大的地面载荷时也是十分关键的。但在一些短周期地震中,由于高阶振动模态的叠加,最终导致塔筒中上部出现失效。虽然长周期的地震往往会导致更严重的结构响应,但是短周期的地震可能会直接导致脆性断裂,在这种模式下,只有中等耗散功率的塔筒全塑性铰会快速发展。基于以上研究结果,对风机塔筒提出了相关的设计建议。     

海上浮式风机码头系泊方案及系统动力响应

研究浮式风机整机码头系泊方案及环境载荷作用下的动力响应。考虑钢缆-尼龙缆复合缆、非线性护舷,设计高位系泊和低位系泊两种浮式风机的码头系泊方案。考虑风浪流环境载荷,计算浮式风机整机码头系泊的动力响应,分析系泊方式、浪向、谱峰周期等参数对浮式风机运动、机舱加速度、缆绳张力等的影响。结果表明：针对给定的环境参数,浮式风机各自由度运动极值都不大,在90°浪向下浮式风机的运动最明显;高位系泊比低位系泊更安全,在施工允许的情况下,采用较高的系泊位置是有利的。所作研究为浮式风机系统码头系泊方案提供参考。     

风浪联合作用下5 MW三桩固定式风机动力特性响应

以NREL 5MW为目标风机,参考OC3Tripod风机尺寸参数,考虑风浪联合作用,取水深45m,建立三脚架固定式近海风机整机模型,比较定常风、湍流风以及不同风速对应的风电系统工作状态对风机动力特性响应的影响。结果表明:在对风机结构进行强度校核时,出于安全考虑,应使用湍流风模型计算分析风机整机模型;风机在工作状态下会受到较大的气动载荷,需着重研究工作状态下的风机姿态和结构特性。     

海上风电吸力桶结构分析

针对实际工程条件,创新性地设计一种全新吸力筒形式,并借助SACS软件构建综合考虑土壤影响的吸力筒导管架风机模型。在极端工况下,详细分析该结构的性能。结果表明,在外部极端载荷作用下,导管架结构可满足工程要求,确保结构的整体稳定。采用Abaqus软件对过渡段和吸力筒部分强度进行精确校核,计算结果表明两者的强度均满足设计和使用需求,具备足够的承载潜力和稳定性。分析表明新设计的吸力筒在复杂工程背景下表现出色,为类似工程的设计与优化提供了可靠参考依据,同时也丰富海上风电吸力桶基础的研究与实践。     

浮式风机平台在规则波和定常风作用下的动力响应分析

使用SESAM软件建立OC3-Hywind 5MW Spar型浮式风机模型,计算了时域内有系泊平台在规则波和均匀定常风作用下的动力响应。通过对时域结果进行谱分析,发现在风和波浪的作用下,系泊平台的运动可分为与锚链和平台固有频率有关的低频部分和与波浪频率有关的高频部分;通过对时域结果进行最大值分析,发现系泊平台的运动是由作用于风机的风力和波浪共同决定的,运动的幅值随着风力和波浪周期的增大而增大。研究成果可为浮式风机的优化设计提供一定的指导,并可为将来的相关试验研究提供参考。     

考虑多场耦合的碰撞载荷下半潜式风机动力响应

以DeepCwind浮式风机为研究对象,确定典型碰撞事故场景,提出一种风-浪-系泊耦合场景下船舶-浮式风机碰撞动态响应数值分析方法。基于FAST程序获得不同海况下半潜式风机的气动推力、水动力参数和系泊张力,再利用LS-DYNA中的Subroutine Loadud子程序完成加载以实时更新计算水动力载荷,同时考虑系泊载荷和气动载荷的耦合作用。在此基础上,基于LS-DYNA软件开展多场耦合的碰撞载荷作用下浮式风机动力响应研究,分析船舶撞击对浮式风机动力响应的影响。结果显示：撞击船的动能大部分转化为浮式风机的动能,风机浮筒所产生的应力应变主要分布于浮筒的撞击区域,且浮筒的结构应力呈现先增大后减小的趋势。     

海上风电导管架结构受损评估与分析

以我国南海海域某施工船舶与海上风电导管架基础发生碰撞的事故为背景,结合当前海上风电导管架结构受损评估分析方法,采用有限元模拟的方式对受损导管架开展剩余强度分析、疲劳分析等研究,计算得到导管架结构受损前后各杆件、节点的应力情况,以及受损构件在疲劳载荷作用下受压、受拉工况的损伤值。结合相关行业规范,对计算结果进行讨论分析,综合评估导管架的受损情况,为下一步修复方案的制定提供依据。分析结果可为后续研究及实际工程提供参考。     

Spar型浮式风机平台设计与水动力响应分析

参考Truss Spar型油气平台的结构形式,以NREL 5 MW为目标风机,提出一种Spar型浮式风机平台的概念性设计。利用海洋工程软件AQWA计算该平台在作业和极端海况下的水动力响应。研究表明,该平台具有良好的水动力性能,并且在极端海况下也具备一定安全性。     

海洋导管架在复杂载荷作用下的动态响应

研究了海洋导管架自由振动及复杂载荷作用下的动力学行为。利用ANSYS软件建立海洋导管架平台三维模型,针对海洋导管架的结构及栽荷特点,将导管架结构离散成空间梁和板有限元单元结构,采用结构模态分析和瞬态完全法,编程计算了平台结构在波浪载荷及冰载荷作用下的动力相应,给出了其自振频率和谐响应,绘制了海洋导管架不同部位的变形随载荷参数变化的特性曲线。结果表明,由于海洋导管架所处工作环境特殊,对其进行静动态校核,甚至疲劳分析是非常必要的。