风浪流共同作用下海上风电基础动力响应与承载性能分析
发布时间：2021-03-15 02:15
风能是一种洁净无污染的可再生能源,其在优化能源结构与改善环境中具有重要的意义,是许多国家大力推广的新型能源。同陆上风能相对比,海上风能具有低耗能、高产出的优点。我国有7.5亿千瓦的风能资源,沿海一带从辽宁到山东,再到江苏、浙江、福建、广东、海南,均蕴藏着丰富的风能资源,但由于海洋环境条件的复杂性,开发利用近海风资源的规模和效益受到很大的制约;而风、波浪和海流等作为近海主要环境荷载对近海风机的正常运行起到决定性作用。目前国内外学者针对陆上风电基础的研究较多,但由于海陆环境差异较大,陆上风电基础的研究方法和成果不能完全适用于海上风电基础,因此需要针对复杂海洋环境下的海上风机和基础进行研究分析,得到适用于海上风电基础的研究规律,从而为海上风电基础的设计和施工提供重要的参考依据。为此,本文基于大型有限元软件COMSOL,以江苏盐城响水风电场项目为工程背景,建立了风浪流共同作用下海上风电基础动力响应与承载能力分析的有限元模型,对风浪流作用下的海上风电基础进行了动力响应与承载能力分析,具体研究工作如下:1、对作用在海上风机系统上的风浪流荷载进行了推导计算。本文首先采用谐波叠加法结合风荷载计算公式模...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 海上风电基础动力响应
1.2.2 海上风电基础承载特性研究
1.3 本论文的研究工作
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
第2章 海洋环境荷载计算
2.1 风荷载
2.1.1 风的基本特征
2.1.2 风荷载的模拟
2.2 波流荷载
2.2.1 Morison方程
2.2.2 线性波流荷载计算
2.2.3 二阶Stokes波流荷载计算
2.3 波浪荷载
2.4 重力荷载
2.5 本章小结
第3章 海上风电基础与海床动力响应分析
3.1 动力响应模型的建立
3.1.1 工程概况
3.1.2 控制方程
3.1.3 边界条件
3.1.4 计算模型
3.2 模型验证
3.3 风浪流荷载组合
3.4 动力响应结果分析
3.4.1 风机塔筒顶端和基础顶端水平位移响应分析
3.4.2 塔筒底部竖向应力响应分析
3.4.3 桩身弯矩和桩身剪力响应分析
3.4.4 海床中超孔隙水压力响应分析
3.4.5 不同荷载参数对海床超孔隙水压力响应的影响
3.5 本章小结
第4章 海上风电基础的承载性能分析
4.1 加载方式与地基承载力确定标准
4.2 有限元模型
4.3 模型验证
4.4 海上风电基础在单一荷载作用下的承载性能研究
4.4.1 水平荷载作用下海上风电基础承载特性研究
4.4.2 竖向荷载作用下海上风电基础承载特性研究
4.4.3 弯矩荷载作用下海上风电基础承载特性研究
4.5 海上风电基础在复杂荷载作用下的承载性能研究
4.5.1 V-H荷载空间地基破坏模式分析
4.5.2 V-M荷载空间地基破坏模式分析
4.5.3 H-M荷载空间地基破坏模式分析
4.5.4 V-H-M荷载空间地基破坏模式分析
4.6 本章小结
总结和展望
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国风力发电现状与技术发展趋势[J]. 吴翔. 中国战略新兴产业. 2017(44)
[2]桩基础承载力室内试验与数值计算研究[J]. 刘祥沛,董天文,郑颖人. 地下空间与工程学报. 2016(03)
[3]中美欧规范桩基承载力计算设计对比[J]. 缪林昌,周贻鑫,李植淮,李连勇,汪淼. 中外公路. 2016(01)
[4]波浪荷载下海底单桩与土共同作用的数值分析[J]. 胡翔,陈锦剑. 岩土工程学报. 2015(S2)
[5]复合筒型基础周围土体在波浪作用下的动力响应[J]. 于聪,张金凤,张庆河. 中国港湾建设. 2015(01)
[6]海上风电机组地基基础设计理论与工程应用[J]. 王伟,杨敏. 岩土力学. 2014(11)
[7]循环荷载下复合筒型基础地基孔隙水压力变化及液化分析[J]. 于通顺,王海军. 岩土力学. 2014(03)
[8]组合荷载作用下单桩的承载机理研究[J]. 李尚飞,赵春风,冼芳任,谢肖礼. 广西大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]波浪作用下海上风力发电装置基础海床的液化研究[J]. 肖金龙,张金凤,张庆河,王智勇. 港工技术. 2013(04)
[10]风浪联合作用下的海上单桩基础风力发电机组动力响应分析[J]. 贺广零,仲政. 电力建设. 2012(05)
博士论文
[1]海上风力发电复合筒型基础承载特性研究[D]. 刘永刚.天津大学 2014
[2]近海风机地基土力学响应基本规律的试验研究及数值分析[D]. 刘超.清华大学 2014
[3]近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究[D]. 陈小波.大连理工大学 2011
[4]大跨度屋盖结构风致响应和等效风荷载的理论研究及应用[D]. 陈贤川.浙江大学 2005
硕士论文
[1]桩基水平位移对其竖向承载力影响研究[D]. 陈娜宁.北京工业大学 2015
[2]随机波浪荷载作用下钢管桩—土的动力响应研究[D]. 董会然.燕山大学 2014
[3]海上风电基础结构桩土相互作用研究[D]. 孙希.中国海洋大学 2014
[4]风荷载作用下高耸塔架结构的动力响应[D]. 王博.兰州理工大学 2014
[5]波流作用下钢管桩的动力响应研究[D]. 王聪.大连理工大学 2014
[6]波浪荷载作用下海上风机桩基基础与上部结构的动力响应研究[D]. 胡丹妮.重庆交通大学 2014
[7]单桩式海上风力机耦合模型建模方法研究[D]. 王明超.上海交通大学 2014
[8]海上风机基础结构波流荷载研究[D]. 管宁.天津大学 2014
[9]单桩复合筒型基础地基极限承载力研究[D]. 李宝仁.天津大学 2014
[10]海上风机桩基础破坏模式的有限元分析研究[D]. 王俊岭.天津大学 2012
本文编号：3083379
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 海上风电基础动力响应
1.2.2 海上风电基础承载特性研究
1.3 本论文的研究工作
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
第2章 海洋环境荷载计算
2.1 风荷载
2.1.1 风的基本特征
2.1.2 风荷载的模拟
2.2 波流荷载
2.2.1 Morison方程
2.2.2 线性波流荷载计算
2.2.3 二阶Stokes波流荷载计算
2.3 波浪荷载
2.4 重力荷载
2.5 本章小结
第3章 海上风电基础与海床动力响应分析
3.1 动力响应模型的建立
3.1.1 工程概况
3.1.2 控制方程
3.1.3 边界条件
3.1.4 计算模型
3.2 模型验证
3.3 风浪流荷载组合
3.4 动力响应结果分析
3.4.1 风机塔筒顶端和基础顶端水平位移响应分析
3.4.2 塔筒底部竖向应力响应分析
3.4.3 桩身弯矩和桩身剪力响应分析
3.4.4 海床中超孔隙水压力响应分析
3.4.5 不同荷载参数对海床超孔隙水压力响应的影响
3.5 本章小结
第4章 海上风电基础的承载性能分析
4.1 加载方式与地基承载力确定标准
4.2 有限元模型
4.3 模型验证
4.4 海上风电基础在单一荷载作用下的承载性能研究
4.4.1 水平荷载作用下海上风电基础承载特性研究
4.4.2 竖向荷载作用下海上风电基础承载特性研究
4.4.3 弯矩荷载作用下海上风电基础承载特性研究
4.5 海上风电基础在复杂荷载作用下的承载性能研究
4.5.1 V-H荷载空间地基破坏模式分析
4.5.2 V-M荷载空间地基破坏模式分析
4.5.3 H-M荷载空间地基破坏模式分析
4.5.4 V-H-M荷载空间地基破坏模式分析
4.6 本章小结
总结和展望
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国风力发电现状与技术发展趋势[J]. 吴翔. 中国战略新兴产业. 2017(44)
[2]桩基础承载力室内试验与数值计算研究[J]. 刘祥沛,董天文,郑颖人. 地下空间与工程学报. 2016(03)
[3]中美欧规范桩基承载力计算设计对比[J]. 缪林昌,周贻鑫,李植淮,李连勇,汪淼. 中外公路. 2016(01)
[4]波浪荷载下海底单桩与土共同作用的数值分析[J]. 胡翔,陈锦剑. 岩土工程学报. 2015(S2)
[5]复合筒型基础周围土体在波浪作用下的动力响应[J]. 于聪,张金凤,张庆河. 中国港湾建设. 2015(01)
[6]海上风电机组地基基础设计理论与工程应用[J]. 王伟,杨敏. 岩土力学. 2014(11)
[7]循环荷载下复合筒型基础地基孔隙水压力变化及液化分析[J]. 于通顺,王海军. 岩土力学. 2014(03)
[8]组合荷载作用下单桩的承载机理研究[J]. 李尚飞,赵春风,冼芳任,谢肖礼. 广西大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]波浪作用下海上风力发电装置基础海床的液化研究[J]. 肖金龙,张金凤,张庆河,王智勇. 港工技术. 2013(04)
[10]风浪联合作用下的海上单桩基础风力发电机组动力响应分析[J]. 贺广零,仲政. 电力建设. 2012(05)
博士论文
[1]海上风力发电复合筒型基础承载特性研究[D]. 刘永刚.天津大学 2014
[2]近海风机地基土力学响应基本规律的试验研究及数值分析[D]. 刘超.清华大学 2014
[3]近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究[D]. 陈小波.大连理工大学 2011
[4]大跨度屋盖结构风致响应和等效风荷载的理论研究及应用[D]. 陈贤川.浙江大学 2005
硕士论文
[1]桩基水平位移对其竖向承载力影响研究[D]. 陈娜宁.北京工业大学 2015
[2]随机波浪荷载作用下钢管桩—土的动力响应研究[D]. 董会然.燕山大学 2014
[3]海上风电基础结构桩土相互作用研究[D]. 孙希.中国海洋大学 2014
[4]风荷载作用下高耸塔架结构的动力响应[D]. 王博.兰州理工大学 2014
[5]波流作用下钢管桩的动力响应研究[D]. 王聪.大连理工大学 2014
[6]波浪荷载作用下海上风机桩基基础与上部结构的动力响应研究[D]. 胡丹妮.重庆交通大学 2014
[7]单桩式海上风力机耦合模型建模方法研究[D]. 王明超.上海交通大学 2014
[8]海上风机基础结构波流荷载研究[D]. 管宁.天津大学 2014
[9]单桩复合筒型基础地基极限承载力研究[D]. 李宝仁.天津大学 2014
[10]海上风机桩基础破坏模式的有限元分析研究[D]. 王俊岭.天津大学 2012
本文编号：3083379
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