海上风电三筒导管架基础复合加载模式下承载特性分析

为了研究海上风电三筒导管架基础在海洋土中的承载性能,文章对其在复合加载模式下的破坏包络线进行了探究,绘制了两种不同长径比三筒导管架基础的三维承载能力包络面,对比了极限工况下两种基础法兰及导管架处的倾斜率。结果表明：一定范围内的竖向荷载提高了基础的水平及弯矩极限承载力;三吸力筒式导管架基础的承载性能要略优于三吸力桩式导管架基础,且两者在不同荷载作用下的承载模式略有不同。总体而言,基础直径较大、筒高较小的三吸力筒导管架基础的承载性能要更强。     

海上风电窄深式三筒导管架偏心承载特性分析

针对海上风电三筒导管架基础,采用有限元软件ABAQUS分析在导管架与多筒基础偏心情况下整体结构的承载特性,对比分析了水平承载力、筒内外土压力、旋转中心变化情况.结果表明:主腿间距的增大,可以显著提升基础的水平承载力,并使基础的旋转中心逐渐下移,筒内外的土压力极值也随之增大.     

海上风电吸力式筒型基础应用研究

  [目的]  筒型基础是一种极具潜力的环境友好型海上风电基础,如何有效的实现筒型基础顺利下沉到设计深度和下沉过程结构垂直度的精准控制,避免筒内土塞隆起或筒裙及分舱板变形甚至屈曲带来的安装风险是筒型基础应用层面的关键问题。  [方法]  通过总结吸力式筒型基础在国内外风电工程中的应用,分析了筒型基础施工过程中下沉和调平两个关键问题涉及的相关机理和方法。  [结果]  研究表明:准确预测复杂土质条件下筒型基础施工过程下沉阻力及施工临界吸力和施工过程可能发生的结构变形等不稳定性态分析将有效规避单筒型、多筒型和单筒多舱复合型筒型基础吸力下沉调平过程中的施工风险。  [结论]  海上风电吸力式筒型基础应用总结分析,可以为实际工程提供筒型基础下沉和调平施工方案的相关参考。     

深水海上风电三筒导管架基础受力及浮运分析

以中国福建某较深海域风电场为背景,提出一种海上风电宽浅型三筒导管架基础结构,继而通过建立考虑分层土体的基础整体有限元模型,对分层土中宽浅型三筒导管架基础静动力特性及浮运稳性展开研究。研究结果表明,正常荷载作用下此基础结构法兰倾斜率为3.98‰,满足规范要求：极限荷载作用下,基础结构各部位应力满足要求;基础-塔筒-机组整体共振校核满足要求：基础可在4级风浪以内的海况下进行自浮远距离拖航浮运;等效疲劳荷载作用下,基础结构疲劳损伤满足要求。     

土质对三筒吸力桩导管架基础水平承载特性的影响

针对三筒吸力式导管架基础在粉砂质土、淤泥质土中的承载特性进行一系列的数值研究。选取不同厚度的粉砂质土和淤泥质土组合,利用ABAQUS有限元软件对不同土质组合下基础单向的水平承载能力、破坏特性和吸力筒的临侧土压力进行分析。研究发现：三筒吸力式导管架基础在不同土质组合下的水平承载能力呈规律性的变化,且随粉砂质土厚度的增加而增大。结构承载力在吸力筒侧壁的粉砂质土厚度为3～6 m时表现出最大的增长能力,研究结果可为实际工程中三筒导管架基础设计提供建议和参考。     

海上风电三筒导管架基础地基土的抗液化性能研究

针对海上风电三筒导管架基础开展振动台试验,主要研究地基土的超孔隙水压力和加速度,并利用有限元软件ADINA对海上风电三筒导管架基础地基土在地震作用下的动力响应进行数值模拟,将试验结果与数模结果进行对比,发现二者吻合较好。进一步选取3种不同烈度的地震进行有限元模拟,主要分析其超孔隙水压力和加速度的分布规律,结果表明三筒导管架基础筒内土体的抗液化性能高于筒外土体,筒壁底端附近为液化高风险区,三筒导管架基础的上部荷载作用及环箍效应对地基土的抗液化性能有提高作用。     

三筒吸力式导管架基础循环承载特性研究

为研究长周期循环荷载对多筒导管架基础水平承载力的影响,在砂土地基中开展物理模型试验,考虑循环加载次数、循环幅值比及对称比等因素为变量,对基础在循环加载后的水平单向极限承载力进行分析。结果表明：随着循环荷载幅值比和循环次数的增加,基础周土的致密性得到有效提高,进而增强了水平极限承载力。同时循环荷载对称比的增加会减小基础的水平承载力。说明水平单调承载力受循环荷载极值差的影响,差值越大对于基础周土的致密化效果越好,水平承载力越大。     

海上风电单筒多舱筒型基础筒体屈曲特性研究

对单筒多舱筒型基础入土下沉过程进行稳定性分析,研究其失稳模式与临界屈曲荷载以及分舱板与纵向加劲肋对筒内外压差临界值的影响。结果表明,单筒多舱筒型基础筒体失稳属于极值点失稳,应采用非线性方法确定结构失稳的临界荷载;分舱板和适当间距的加劲肋均可提高筒体的临界屈曲荷载,但随筒顶接近泥面,其提升效果逐渐减小,筒内外压差控制条件转变为防止筒内土体发生渗透破坏。     

珠海桂山200MW海上示范风场风电机组导管架基础方案设计

本文针对广东省第一个海上示范风场,也是中国目前最大的海上示范风场——珠海桂山200MW海上风场的海况和地质条件,并充分考虑了在中国制造的可行性和经济性以及海上安装施工和后续运营维护的便捷性,在中国首次提出了一种海上风电机组导管架基础方案。经过专家多次评审,该方案被确认为适合该项目的最优方案。     

风电机组塔筒固有频率的计算

风电机组塔筒与叶轮发生共振将严重影响风电机组的安全性。以四川A风场2 MW风电机组为对象,结合瑞利法、工程算法和规范估算公式等对风电机组塔筒进行了固有频率的解析计算,并且利用ANSYS有限元分析软件对风电机组塔筒的三维有限元数值仿真模型进行模态分析,计算出塔筒的理论频率。对比分析了所提出算法的塔筒频率计算结果。分析表明：风电机组正常运转情况下,塔筒不会和风轮发生共振;其中一部分公式精确度较好,可以为塔筒的动态设计提供理论依据,具有一定的实用价值。     

海上风机导管架基础灌浆连接段受力分析

开展近海风电导管架基础的灌浆连接段受力分析,对于理解其传力机制与受理机理、保证海上风机支撑结构的安全性能、优化设计等方面具有重要的理论与现实意义。首先利用DNV规范对影响灌浆连接段性能的因素开展参数敏感性分析,再运用有限元软件对导管架基础的灌浆连接段进行模拟,该软件能有效模拟浆体与钢管壁的接触以及浆体的本构关系。根据规范进行的参数敏感性分析,得出一些重要规律和结论,便于工程设计人员更好地理解先桩法导管架基础灌浆连接段的受力特点,选择合适的参数用于灌浆连接段设计,再依据数值模拟,确定导管架基础灌浆连接段设计的可靠性。     

桁架式支撑结构海上风电机组研究

本文基于国际能源署(IEA)课题30"海上风电机组动态学仿真软件和模型的比较"项目第一阶段桁架式支撑结构的海上风电机组仿真结果,针对海上风电模型复杂的特点,给出桁架式支撑结构细节,研究用BladedV3.80建立桁架式支撑结构的海上风电机组模型。与其他软件建立的模型比较质量和模态,验证海上风电机组的模型。     

不同吸气策略对风力机翼型动态失速特性的影响

以NACA0012翼型为研究对象,采用Transition SST湍流模型和Simple算法模拟了高雷诺数下吸气控制对翼型失速特性的影响.设计了 4种吸气策略,详细探讨了不同吸气策略对翼型动态失速的影响,并对比其所需能耗.结果表明:在相同动量系数下吸气控制对动态失速涡的抑制明显优于喷气控制;与喷气控制相比,采用吸气控制后翼型的平均升力系数可提高13％以上,平均阻力系数可降低80％;当采用开口向下的Sin函数策略时,翼型的等效升阻比最大.     

Haliade-X Offshore Wind Turbine

正According to John Lavelle,CEO offshore Wind at GE Renewable Energy,the prototype GE Haliade-X offshore wind turbine has produced the most recent record of 312 MWh of electricity in a single 24-hour period.This prototype GE Haliade-X offshore wind turbine is installed in the Dutch city of Rotterdam,and started producing its first power in November 2019. Since then,it has set several world records.The latest record of 312 MWh was made after the prototype was optimized to operate at a 13 MW power output.     

南海海况下半潜浮式风机在故障工况下的动力学响应分析

  [目的]  作为新型清洁可再生能源,风力发电的发展备受瞩目。随着风力发电由陆上向海洋发展,海上浮式风电发展迅速。  [方法]  以南海海况下半潜浮式风机为研究背景,采用ANSYS-AQWA分析软件,对浮式风机在南海典型海况下的动力学响应进行了分析。采用等效载荷法模拟空气动力荷载,采用势流理论计算水动力荷载和系泊系统的锚链荷载。  [结果]  研究表明:当单根锚链发生断裂时,浮式风机的纵荡和运动会大幅增加,可能会引起平台失控。当两根锚链断裂时,在一定时间内,运动响应会适当增加。因此建议采用冗余系泊系统,即单组多根锚链,从而在单根锚链失效后为更换锚链赢取时间。  [结论]  研究成果为我国深海浮式风电的开发提供了一定的参考。对于舱室破损工况的破损机理及数值模拟方法,有待进一步的研究。     

海上风电机组发展趋势分析

本文追述了海上风电机组的发展历程,分析了世界各主要风电机组生产厂家正在研制的海上风电机组的技术路线,提出了海上风电机组今后发展的主要趋势。     

不同水深海上风力机塔架地震动力响应研究

开发了风力机地震仿真平台SAF(Seismic Analysis Framework),以DTU 10 MW海上风力机为研究对象,建立其地震激励下的动力仿真模型,分析4种水深(20～50 m)时20组不同强度地震、额定风速湍流风与波浪流联合作用下风力机塔架动力响应。研究表明:地震作用对横向塔顶位移及横向平面内的塔基弯矩影响较大,来流方向塔顶位移及来流平面内的塔基弯矩主要受湍流风影响;在存在地震激励时,塔架不同高度处位移、剪切力及弯矩响应均大于湍流风与波浪流作用时;地震强度较弱时,不同水深处风力机塔顶位移与弯矩差距较小,但塔基弯矩随着水深的增大而增大;地震强度较大时,水深对风力机塔顶位移与塔基弯矩影响很大,相同地震强度的响应深水大于浅水。     

海上风机结构不同计算模型的比较研究

基于ANSYS软件的参数化设计语言(APDL)开发了风机叶片的几何建模模块,分别构建了风轮,机舱、塔架和基础的海上风机有限元单体和整体模型,并进行了动态特性计算,分析比较了振动模态数值结果,探讨了风机外部荷载作用下的动力效应.     

海上风力机锥体结构抗振分析

为降低海冰与海上风力机撞击作用下的结构非线性动力响应,提出锥体结构防振模型并将其安置于风力机与海平面交界处。通过开发海冰载荷计算模块并与风力机多体动力学气动-水动-伺服-弹性仿真软件FAST结合,建立风-冰-结构多物理场耦合下的海上风力机动力学仿真模型。基于Croasdale与Karna方法计算海冰与结构碰撞,对比5组不同锥角下的结构动力学响应,研究锥体结构对海冰碰撞的减振降载效果。结果表明:未安装锥体结构时,海冰载荷、塔顶位移与塔顶加速度的幅值较大,且频率易与风力机发生共振;安装锥体结构后,随着锥角由70°减至40°,动态响应减弱,幅值分别减小79%、71. 8%与30. 8%,且频率均远离风力机固有频率,避免发生共振;塔基剪切力的最大值与标准差也因安装锥体而减小,其中最大值减小26. 9%,标准差减小67. 8%,降低风力机所受的疲劳载荷。