不同土质风力机塔架地震动态响应分析
发布时间：2021-11-07 10:31
基于开源软件FAST和Wolf土-构耦合方法,建立Wind PACT 1.5 MW风力机地震动力学仿真模型,根据三种不同的土质和三种地震强度,共设计了九种地面加速度谱模拟地震运动。通过分析不同工况下风力机的结构动力学响应,发现地震对风力机叶片的影响可以忽略不计,叶片主要受气动载荷的影响。随着地震强度的逐渐增大,塔顶位移和塔基弯矩均在不断增大。在相同的地震强度下,不同土质时塔顶位移和塔基弯矩存在较大差异,尤其是塔顶侧向位移和塔基俯仰力矩。塔架弯矩与塔架高度线性相关,并随着塔架的高度的增加而降低,塔基处弯矩和剪切力最大。地震强度为八度时,相比无地震工况,软土、硬黏土和岩土地质风力机塔顶侧向位移分别增大475%,359%和335%。且由于软土阻尼最小,能量耗散小,所以地震后塔架响应降低速率最慢,软土地基上风力机必须考虑地震载荷。
【文章来源】：振动与冲击. 2018,37(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
实际加速度时域变化Fig．4Initialandmatchedaccelerationsintime-domain
uhub)2］5/6(4)Sv，w(f)=2σ2L/uhub［1+189(fL/uhub)2］［1+71(fL/uhub)2］11/6(5)式中:Su(f)为来流方向分量功率谱密度，水平另一方向及垂直方向分量功率谱密度相等，为Sv，w(f);f为频率;L为Monin-Obukhov长度，其值表示浮力对湍流的影响大小;uhub为轮毂点参考风速;σ2为标准差，其值等于湍流强度与平均风速的比。通过TurbSim生成所需的风场数据，轮毂高度处的风速时域变化曲线如图6所示。图6风力机轮毂高度处风速变化Fig．6Variationofwindspeedathubheightforthetestedwindturbine3结果与分析3．1有效性验证为验证计算结果的有效性，将本文计算结果与风力机结构动力学响应专业仿真软件GHBladed的结果进行对比，在正常运行工况下加入地震载荷，机舱水平方向加速度时域动态响应如图7所示。图7地震工况机舱水平方向加速度动态响应对比Fig．7Comparisonofthedynamicresponsefornacelleaccelerationonseismiccondition462振动与冲击2018年第37卷
龋?渲当硎靖×Χ酝牧鞯?影响大小;uhub为轮毂点参考风速;σ2为标准差，其值等于湍流强度与平均风速的比。通过TurbSim生成所需的风场数据，轮毂高度处的风速时域变化曲线如图6所示。图6风力机轮毂高度处风速变化Fig．6Variationofwindspeedathubheightforthetestedwindturbine3结果与分析3．1有效性验证为验证计算结果的有效性，将本文计算结果与风力机结构动力学响应专业仿真软件GHBladed的结果进行对比，在正常运行工况下加入地震载荷，机舱水平方向加速度时域动态响应如图7所示。图7地震工况机舱水平方向加速度动态响应对比Fig．7Comparisonofthedynamicresponsefornacelleaccelerationonseismiccondition462振动与冲击2018年第37卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于HHT方法的非稳定工况风力机结构动态响应时频特性分析[J]. 杨阳,李春,叶柯华,缪维跑,阳君,高伟. 振动与冲击. 2016(21)
[2]风波流对多平台阵列浮式风机Spar平台运动特性的影响[J]. 丁勤卫,李春,叶柯华,杨阳,叶舟. 农业工程学报. 2016(21)
[3]高速强湍流风况下的风力机结构动力学响应[J]. 杨阳,李春,缪维跑,叶柯华,叶舟. 动力工程学报. 2016(08)
[4]湍流风场与地震激励联合作用下的风力机结构动力学响应[J]. 杨阳,李春,缪维跑,叶舟,吴攀. 振动与冲击. 2015(21)
[5]某风电塔结构基于性能的抗震分析[J]. 戴靠山,易立达,刘瑶,毛振西. 结构工程师. 2015(05)
[6]基于多目标遗传算法的风力机叶片全局优化设计[J]. 杨阳,李春,缪维跑,叶舟. 机械工程学报. 2015(14)
[7]风力机塔架在风—地震作用下的动力响应[J]. 曹必锋,衣传宝. 噪声与振动控制. 2014(04)
[8]风电塔非线性地震动力响应规律与极限值评价[J]. 宋波,曾洁. 北京科技大学学报. 2013(10)
[9]风力发电机组塔架底部地震剪力、弯矩计算方法研究[J]. 季亮,祝磊,叶桢翔. 土木工程学报. 2013(S1)
[10]风力发电机组的有限元分析及动力特性研究[J]. 祝磊,叶桢翔. 特种结构. 2012(05)
硕士论文
[1]风况特性及地震载荷对风力机性能与结构影响研究[D]. 吴攀.上海理工大学 2014
[2]基于FAST软件的大型风力发电机组系统建模与控制研究[D]. 熊海洋.重庆大学 2014
本文编号：3481695
【文章来源】：振动与冲击. 2018,37(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
实际加速度时域变化Fig．4Initialandmatchedaccelerationsintime-domain
uhub)2］5/6(4)Sv，w(f)=2σ2L/uhub［1+189(fL/uhub)2］［1+71(fL/uhub)2］11/6(5)式中:Su(f)为来流方向分量功率谱密度，水平另一方向及垂直方向分量功率谱密度相等，为Sv，w(f);f为频率;L为Monin-Obukhov长度，其值表示浮力对湍流的影响大小;uhub为轮毂点参考风速;σ2为标准差，其值等于湍流强度与平均风速的比。通过TurbSim生成所需的风场数据，轮毂高度处的风速时域变化曲线如图6所示。图6风力机轮毂高度处风速变化Fig．6Variationofwindspeedathubheightforthetestedwindturbine3结果与分析3．1有效性验证为验证计算结果的有效性，将本文计算结果与风力机结构动力学响应专业仿真软件GHBladed的结果进行对比，在正常运行工况下加入地震载荷，机舱水平方向加速度时域动态响应如图7所示。图7地震工况机舱水平方向加速度动态响应对比Fig．7Comparisonofthedynamicresponsefornacelleaccelerationonseismiccondition462振动与冲击2018年第37卷
龋?渲当硎靖×Χ酝牧鞯?影响大小;uhub为轮毂点参考风速;σ2为标准差，其值等于湍流强度与平均风速的比。通过TurbSim生成所需的风场数据，轮毂高度处的风速时域变化曲线如图6所示。图6风力机轮毂高度处风速变化Fig．6Variationofwindspeedathubheightforthetestedwindturbine3结果与分析3．1有效性验证为验证计算结果的有效性，将本文计算结果与风力机结构动力学响应专业仿真软件GHBladed的结果进行对比，在正常运行工况下加入地震载荷，机舱水平方向加速度时域动态响应如图7所示。图7地震工况机舱水平方向加速度动态响应对比Fig．7Comparisonofthedynamicresponsefornacelleaccelerationonseismiccondition462振动与冲击2018年第37卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于HHT方法的非稳定工况风力机结构动态响应时频特性分析[J]. 杨阳,李春,叶柯华,缪维跑,阳君,高伟. 振动与冲击. 2016(21)
[2]风波流对多平台阵列浮式风机Spar平台运动特性的影响[J]. 丁勤卫,李春,叶柯华,杨阳,叶舟. 农业工程学报. 2016(21)
[3]高速强湍流风况下的风力机结构动力学响应[J]. 杨阳,李春,缪维跑,叶柯华,叶舟. 动力工程学报. 2016(08)
[4]湍流风场与地震激励联合作用下的风力机结构动力学响应[J]. 杨阳,李春,缪维跑,叶舟,吴攀. 振动与冲击. 2015(21)
[5]某风电塔结构基于性能的抗震分析[J]. 戴靠山,易立达,刘瑶,毛振西. 结构工程师. 2015(05)
[6]基于多目标遗传算法的风力机叶片全局优化设计[J]. 杨阳,李春,缪维跑,叶舟. 机械工程学报. 2015(14)
[7]风力机塔架在风—地震作用下的动力响应[J]. 曹必锋,衣传宝. 噪声与振动控制. 2014(04)
[8]风电塔非线性地震动力响应规律与极限值评价[J]. 宋波,曾洁. 北京科技大学学报. 2013(10)
[9]风力发电机组塔架底部地震剪力、弯矩计算方法研究[J]. 季亮,祝磊,叶桢翔. 土木工程学报. 2013(S1)
[10]风力发电机组的有限元分析及动力特性研究[J]. 祝磊,叶桢翔. 特种结构. 2012(05)
硕士论文
[1]风况特性及地震载荷对风力机性能与结构影响研究[D]. 吴攀.上海理工大学 2014
[2]基于FAST软件的大型风力发电机组系统建模与控制研究[D]. 熊海洋.重庆大学 2014
本文编号：3481695
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