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张力腿式(TLP)海上风电支撑结构在环境荷载下的动力特性及稳定分析

发布时间:2018-01-05 20:15

  本文关键词:张力腿式(TLP)海上风电支撑结构在环境荷载下的动力特性及稳定分析 出处:《烟台大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:风能是空气流动所产生的动能,是清洁无污染的可再生能源。对风能的开发和利用,可以有效改善能源结构,提高环境质量。海上风力发电具有陆上发电无可比拟的优势。 海上风电支撑结构作为风力发电机组装置的竖向支撑,关系到整个发电装置的安全运行。海上风力发电支撑体系处在复杂的海洋环境下,如何使其在多种环境荷载的作用能够安全有效地运行,是建设海上风电场亟需解决的问题。本文研究的TLP浮式风力发电机组,,可应用于深海区域,在运行中会受到风、波浪、海流及其他荷载的作用。在动力荷载下,结构将产生明显的动力反应。此时结构的动力分析、动力稳定将尤为重要。本文对浮式风力发电机的支撑体系的研究,通过理论分析和有限元模拟主要对以下问题进行了系统分析: (1)基于有限元分析理论,建立TLP海上风电机支撑结构有限元模型,对未加钢缆及加设钢缆模型进行模态对比分析,并结合上部风机参数进行共振分析。建模时考虑本文主要针对支撑部分进行研究,故将上部风机叶片和轮毂等效为质量点与塔架顶部进行耦合处理。 (2)考虑了风、波浪及海流荷载作用下,TLP支撑结构的动力特性。 (3)分析了TLP浮式风电支撑结构动力失稳的各种因素,采用瞬态分析法对TLP海上支撑结构在风荷载作用下的动力响应进行研究,得到支撑结构关键部位的位移响应时程。 (4)利用PSD分析法对波浪荷载作用下的结构进行谱分析,提取部分节点的频域响应图。针对较为平稳的海流荷载,通过拟静力分析法对结构在该荷载作用下的结构响应进行比较。 论文采用理论分析和有限元方法对张力腿式(TLP)支撑结构在环境荷载下的动力特性问题进行研究,并通过Heines-Strett经典稳定区域对钢缆在波浪荷载下的稳定性进行分析,为海上风力发电浮式结构的进一步研究提供参考。
[Abstract]:Wind energy is the kinetic energy generated by the air flow and is a clean and non-polluting renewable energy. The development and utilization of wind energy can effectively improve the energy structure. Improve environmental quality. Offshore wind power generation has an unparalleled advantage in land power generation. As the vertical support of wind turbine, offshore wind power supporting system is related to the safe operation of the whole power generation unit. The offshore wind power support system is in the complex marine environment. How to make it work safely and effectively under various environmental loads is an urgent problem to be solved in the construction of offshore wind farm. The TLP floating wind turbine studied in this paper can be applied to the deep sea area. In operation, the structure will be subjected to wind, waves, currents and other loads. Under the dynamic load, the structure will have an obvious dynamic response. At this time, the dynamic analysis of the structure. Dynamic stability will be particularly important. In this paper, the following problems are systematically analyzed by theoretical analysis and finite element simulation. 1) based on the theory of finite element analysis, the finite element model of TLP offshore wind motor supporting structure is established, and the modal comparison between the model without steel cable and the steel cable model is carried out. Considering the research of the supporting part, the upper fan blade and hub are equivalent to the mass point and the top of the tower. The dynamic characteristics of TLP braced structures under wind, wave and current loads are considered. The factors of dynamic instability of TLP floating wind power bracing structure are analyzed, and the dynamic response of TLP offshore bracing structure under wind load is studied by transient analysis method. The displacement response time history of the key parts of the braced structure is obtained. (4) the spectral analysis of the structure under wave load is carried out by using PSD analysis method, and the frequency domain response diagram of some nodes is extracted, aiming at the steady current load. The structure response under this load is compared by quasi-static analysis method. In this paper, the dynamic characteristics of tension leg TLP) braced structures under environmental load are studied by means of theoretical analysis and finite element method. The stability of steel cable under wave load is analyzed by Heines-Strett classical stability region, which provides a reference for further research on floating structure of offshore wind power generation.
【学位授予单位】:烟台大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU311.3;TM315

【参考文献】

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本文编号:1384664

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