海上超大型风力机结构动力学响应及稳定性研究

摘要

为研究不同运行方式对湍流风及地震作用下海上风力机动力学响应及稳定性影响,以DTU 10 MW海上单桩式风力机为研究对象,采用p-y曲线描述桩基与海底土壤之间的相互作用,基于有限元软件Ansys建立风力机有限元模型,并对其进行结构模态、动力学及屈曲分析。结果表明:塔架模态振型以扭转和弯曲振动为主,其一阶固有频率介于理想设计区间,风轮旋转不会引发其共振;湍流风对塔顶位移影响最为显著,地震对塔顶侧向位移影响远大于湍流风;地震发生后,塔架等效应力及应变能响应均出现激增现象。启动紧急停机可有效削减塔顶位移、塔架等效应力及应变能响应峰值,降低结构损伤及塑性形变风险;湍流风及地震作用下,塔架背风面中上部将发生横向屈曲破坏。启动紧急停机可明显提高其抗屈曲能力,临界屈曲载荷最大增幅近27.11%。