考虑桨叶旋转采样效应的海上风力发电机组支撑结构疲劳分析

摘要

基于多体动力学-有限元一体化分析模型,对海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤进行数值模拟分析。为了考虑桨叶旋转采样效应,提出一种基于三维波数-频率联合谱的时-空直接转换法。该方法无需进行风速场的空间离散与插值,能精确给出旋转桨叶任一单元在任意时刻经历的风速、给出旋转采样风速谱的显式表达,揭示由旋转采样效应导致的风速在频域内发生能量重分布的机制。在此基础上,采用该方法对风-浪共同作用下的单桩式大型海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤与疲劳寿命进行分析,并重点对是否考虑桨叶旋转采样效应对支撑结构疲劳损伤的影响进行对比研究。结果表明,桨叶旋转采样效应使得风力发电机组支撑结构的疲劳损伤显著增加,疲劳寿命明显减小。