考虑流固耦合效应的海上单桩式风电塔动力响应研究

发布时间：2018-12-09 08:18

【摘要】：风荷载与波浪荷载是海上风电塔承受的主要荷载,对风电塔结构设计起着决定性作用,其动力响应极为复杂。以南通沿海3.0 MW风电机为研究对象,利用数值模拟和现场实测手段,考虑流固耦合效应,建立"基础-塔筒-机舱-风轮"整机模型、风荷载模型、波浪荷载模型,研究海上风电塔在风-波浪联合作用下的结构动力响应以及不同水深对风电机系统振动频率的影响。计算结果表明:采用考虑流固耦合效应与风电塔整机模型分析得到的计算结果与实测结果较一致,可为海上风电塔结构在风-波浪联合作用下的振动分析和结构设计等提供分析方法;波浪荷载对海上风电塔的动力响应存在一定的影响,以风荷载作为主要荷载计算的结果不甚合理;水深对结构低阶振动频率影响不大,但水深对风电塔系统高阶振动频率影响较大,水深越大,高阶振动频率降幅越大。
[Abstract]:Wind load and wave load are the main loads on the offshore wind tower, which plays a decisive role in the structural design of the wind tower, and its dynamic response is extremely complex. Taking the 3.0 MW wind motor along the coast of Nantong as the research object, taking the fluid-solid coupling effect into account, the whole machine model, wind load model and wave load model of "foundation, tower, cylinder, engine room and wind wheel" are established by means of numerical simulation and field measurement. The structural dynamic response of offshore wind power tower under the combined action of wind and wave and the influence of different water depth on the vibration frequency of wind motor system are studied. The calculation results show that the calculation results obtained by considering the fluid-solid coupling effect and the wind power tower model are in good agreement with the measured results. It can provide analysis methods for vibration analysis and structural design of offshore wind tower structure under the combined action of wind and wave. The wave load has a certain influence on the dynamic response of offshore wind power tower, and the calculation result of wind load as the main load is not very reasonable. The water depth has little effect on the low order vibration frequency of the structure, but the water depth has a great influence on the high order vibration frequency of the wind power tower system. The larger the water depth is, the greater the reduction of the higher order vibration frequency is.
【作者单位】： 北京科技大学土木与环境工程学院;广东省输变电工程公司;
【基金】：国家自然科学基金项目(51178045) 教育部海外名师项目(MS2011BJKJ005)
【分类号】：TU311.3

【参考文献】

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【共引文献】

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