随机荷载组合作用下海上导管架基础结构的动力响应分析

在导管架动力学分析中,开展了不同随机荷载组合作用下的导管架动力响应特性研究。基于AR线性滤波法和随机波浪理论及P-M谱对于风速和水质点速度、加速度进行模拟,从而计算得到塔筒所受风荷载与结构所受波流荷载,基于线性叠加法和Turkstra法对随机荷载进行组合,进行不同组合作用下的导管架基础结构的动力响应分析,对塔筒顶部位移及导管架基础顶部位移、加速度进行对比。研究结果表明,海上导管架基础结构在随机风与最大波流荷载的组合作用下,塔筒顶部和导管架基础顶部的动力响应最大,塔筒所受风荷载取值对于结构的动力响应影响较小,可进行简化处理,波流荷载对于结构的影响很大。     

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。     

基于FAST软件的海上风机风浪耦合结构动力反应分析

为了确定海上风机在环境载荷作用下的结构耦合动力反应,运用挪威可再生能源实验室的开源风机仿真软件FAST建立海上风机整体耦合分析模型,并分别计算风单独作用、浪单独作用以及风浪耦合作用下的海上风机结构动力反应,同时展开风浪载荷对结构的耦合作用的研究。结果表明,环境荷载对风机荷载、基础结构内力存在着明显的耦合作用,该耦合作用对于结构动力反应时程的幅值和均值影响较大。     

海上风电场风机安装概述

阐述了目标同为降低海上作业时间的3种风机安装理念,探讨了风机基础的选用与安装,并对比介绍了各种风机安装船舶。最后对我国海上风电场的风机安装提出了几点建议。     

基于多源数据的海上风机结构响应特征

基于海上风机多源实测数据,包括塔筒及基础结构的动力响应数据、机组运行数据和现场环境数据,分析不同工况下风机结构响应的统计特征,得到环境和工况对结构响应的影响。结果表明：该风机结构的加速度响应以机舱坐标系侧向为主振方向;在风速达到额定风速时,加速度响应强度达到最大,随着风速进一步提高,结构加速度响应强度呈下降趋势;在停机状态、启停机过程和低转速运行工况下,塔筒顶部测点的加速度响应强度大于其他测点,而在变转速运行和额定转速运行工况下,塔筒中部测点的加速度响应强度最大。在进行海上风机结构振动监测时应重点关注风机塔筒顶部和中部的加速度响应特征变化。     

海上风机整体耦合疲劳分析影响参数

利用Python语言开发管节点热点应力集中因子（Stress Concentration Factor,SCF）计算模块、管节点疲劳应力时程计算模块,提出基于整体耦合模型的海上风机疲劳分析方法。以基于NREL 5 MW基础风机与NREL OC4导管架基础结构设计的样本风机为研究对象,开展典型疲劳工况下海上风机整体结构的动力反应分析。基于整体耦合疲劳分析方法,揭示耦合数值仿真模型非稳态初始反应、随机种子以及不同方向风浪作用下环境载荷耦合效应对管节点的疲劳累积损伤的影响,验证了将耦合数值仿真模型应用于海上风机结构疲劳计算的必要性。     

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。     

基于AHP-模糊综合评价的海上风机基础状态评估

为掌握服役时期的海上风机基础状态并对海上风机基础状态进行评估,提出一套结合故障树分析（Fault Tree Analysis,FTA）法、层次分析（Analytic Hierarchy Process,AHP）法和模糊综合评价法的海上风机基础状态评价模型。针对导管架式海上风机基础,考虑海洋腐蚀和海底冲刷,通过p-y曲线法模拟桩-土相互作用,在风浪流载荷的作用下进行动力响应分析,采用故障树对其失效模式进行分析,确定评价指标,构造判断矩阵计算指标权重,运用模糊综合评价法对各指标和整体进行评价。该模型结合各评价方法的优点,使评价结果更有说服力,可为海上风电场运行维护管理提供技术参考。     

台风环境中典型海上风机结构的动力响应数值分析

基于COMSOL有限元软件,计算分析台风环境中风机结构承受的风荷载、波浪荷载和流荷载,建立典型大直径单桩与导管架基础风机结构简化模型,分析台风极端工况下风机桩基泥面和轮毂点的转角与位移动态响应,为台风环境中海上风机基础选型提供建议。     

基于气动-水动-结构耦合模型的半潜风机动力响应分析

针对我国海洋环境条件,提出一种新型半潜式浮式基础,用于支撑5 MW海上风机。针对该新型浮式风机系统,采用叶素动量理论计算风轮所受气动载荷,采用三维势流理论计算基础水动力性能,分别采用杆单元和梁单元模型,基于有限元方法计算柔性体的动力响应。建立气动-水动-结构耦合的动力学分析模型,针对切入、额定和切出海况,在时域内计算风机的动力响应特性。计算结果表明：在不同作业海况下,新型半潜浮式风机基础运动性能良好,且系泊缆张力满足安全要求;风机叶片在风轮旋转平面外的变形显著大于风轮平面内的变形,且在额定海况下变形更大。