渤海海域海上风机叶片动力场的冰激振动演变规律研究

摘要

渤海地区具有丰富的风资源、良好的电网条件和庞大的用电需求，成为我国海上风电产业发展中十分具有战略价值的地区。但是，渤海相对于我国其他沿海地区所特有的冬季海冰作用，对于海上风电结构物来说是一个巨大的挑战。如何克服寒区海域冬季海冰侵袭的威胁，保证海上风电安全、高效、长期地运行，就成为制约渤海海域海上风能利用的关键问题。本文基于上述背景，采用数值模拟的方法，对于渤海某桁架式海上风电结构及叶片的冰激振动响应进行了深入探讨。
　　本文准确模拟了风机整体不同部分的结构特征，并对非线性桩土系统和叶片的质量和刚度特性进行了细致把握，同时根据目标海域冰情条件，设置了合理的冰载荷分析工况和动冰力载荷时程。对于整体结构进行了时域下的瞬态动力分析。对结果的分析表明：整体风机结构不同部分对于不同冰载荷会表现出不同的动力响应特征。叶片结构对高频振动能量非常敏感，吸收下部结构的低频能量输入后容易激发出高频振动响应。叶片在冰激振动下的位移响应会造成风轮旋转平面的变形，速度响应会对其局部风速产生影响。本文通过对于叶片冰激振动下的振动响应规律进行分析，进而对于空气动力场随冰条件的变化情况进行探讨。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

第2章 冰与海上风电结构的相互作用

2.1 海上风电工程结构

2.2 海冰的物理力学性质

2.3 冰与锥形结构相互作用进程

第3章 海上风电结构冰激振动数值模拟

3.1 风电支撑结构

3.2 塔筒及风电机组

3.3 桩基础的模拟

3.4 模态分析

3.5 工况设置

第4章 叶片在冰激振动下的振动响应分析

4.1 整体结构振动响应分析

4.2 叶片结构振动响应分析

第5章 叶片在冰激振动下的气动响应分析

5.1 经典叶素-动量方法

5.2 叶片在冰激振动下的气动响应分析

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢