近海风力涡轮机所受随机空气动力荷载模拟研究

根据脉动风速的功率谱和相干函数,采用谐波合成法(HSM),实现了对近海风力机脉动风场脉动风速时程的模拟。在此基础上,结合动量叶素理论对风机气动性能的计算结果,得到由脉动风场引起的风力涡轮机的随机空气动力荷载,为海上风力机支撑结构的动力反应计算提供了外部荷载。

渤海海域单柱三桩式海上风电结构冰激振动分析

针对渤海某区域以单柱三桩式结构为支撑的海上风电系统进行了冰激振动分析。首先模拟风电结构具有显著动力特性差异的主-从式结构特征,根据工程场址海域冰情条件,设置了合理的海冰分析工况,随后依据概化冰力函数确定作用于风电基础结构上的动冰力时程,开展全时域瞬态动力分析。通过对计算结果的详尽分析,选定表征冰与风电结构相互作用进程的综合控制因子Ic,建立基于综合控制因子的冰振事件区划及其出现概率的预判方法。相关方法将为渤海海域风电工程结构冰激振动问题的预判与评估提供参考。

p-y曲线法在海上风电基础桩土作用计算中的适用性研究

p-y曲线能够反映桩土非线性特征，是API，DNV等规范推荐的-类桩-土相互作翔分析方法，其计算公式是根据现场试桩数据归纳所得，但多为3m直径以内的试桩，对于直径4-6m甚至更大的海上风电单桩基础结构而言，p-y曲线法的适用性值得商榷。然而，直接针对这类大直径单桩进行现场试验来获取p-y曲线并对规范推荐公式进行验证或修正难度较大，为此，采用数值仿真技术，通过有限元模拟，对p-y曲线法的适用性进行了计算和分析。结果表明，规范给出的p-y曲线用于海上风电大直径钢管桩桩-土仿真分析误差较大。

海上风机整体结构动力模型试验设计

基于弹性相似律和佛汝德数(Froude)相似得到水弹性相似律,并考虑弯曲刚度相似,给出海上风机整体结构各参数原型和模型之间的相似关系。以NREL 5MW基准风机和5桩基础结合建立的海上风机整体结构为背景,根据相似律完成海上风机整体结构的模型设计。使用SACS软件分别建立海上风机原型和模型的数值模型,开展动力特性和在风机荷载作用下的结构响应分析,依据数值分析结果进行相似律的验证。

含受损构件的海上风机三角架基础损伤识别及动力特性分析

以曲率模态为参数,阐述了基础结构构件损伤、定位的计算和识别方法;对构件受损情况下海上风机三角架基础的动力特性展开了研究,以刚度降低和壁厚侵蚀变薄两种方法定义受损状态,对主斜撑、泥面横撑受损情况下,冲击荷载和波浪荷载作用时的三角架动力响应特性进行了数值模拟,对比分析了模态、瞬态及谱分析。结果表明,可以运用曲率模态识别结构受损部位和受损程度,位移模态则无法实现;构件受损对结构动力响应影响显著,且与荷载作用方向和作用方式相关。所得结论可为三角架式海上风机基础结构设计提供参考。

福建平潭风化花岗岩原位测试及岩土参数取值研究

因风化花岗岩具有结构性强,遇水软化、常规钻探取原状土样难等特点,所以通过常规土工试验获得的风化花岗岩的抗剪强度和变形参数往往偏小很多。为了合理确定风化花岗岩的抗剪强度和变形参数,以福建平潭某工程为项目背景,对福建平潭地区具有代表性且结构性强的风化花岗岩地层开展了旁压试验、标准贯入试验、剪切波速测试和平板载荷试验等系列原位力学特性试验研究,通过相关理论对原位试验结果进行了分析研究并推算了风化花岗岩的抗剪强度和变形参数。将旁压试验计算结果与平板载荷试验及室内试验进行了对比分析和验证,发现旁压试验计算结果与平板载荷试验推算的结果较为一致且明显大于室内试验结果。研究结果表明旁压试验结果在很大程度上反映了深部风化花岗岩的原状特性,利用旁压试验结果推算风化花岗岩的抗剪强度和变形参数是合理的。针对风化花岗岩,旁压试验是值得广泛推广应用的一种原位试验手段。

基于自钻式旁压试验的花岗岩残积土原位力学特性研究

花岗岩残积土在闽粤地区广泛分布,属于区域性特殊土,同时具有结构性强且层厚大的特点,准确把握其力学特性是工程设计的前提条件。针对福建地区典型花岗岩残积土地层开展自钻式旁压试验研究,获得表征花岗岩残积土原位力学特性的相关参数,并分析其变化规律及取值合理性。结果表明:基于自钻式旁压试验得到的花岗岩残积土原位力学特性参数随着深度的增加而增大,推算得到的地基承载力特征值与标贯试验及压板载荷试验结果基本一致,一定程度上说明了基于自钻式旁压试验的花岗岩残积土力学参数确定方法的合理性和优越性。

喷墨法纸基氨气传感器制备及性能分析

针对氨气传感器存在制备工艺复杂,检测条件严苛,敏感度不高,适用范围有限等问题,提出一种基于喷墨法的纸基氨气传感器的制备方法。采用改进的多元醇还原法制备银纳米粒子,将其分散在HPC溶液中得到纳米银浆;利用SWNTs-PABS对氨气的高敏感性,制备SWNTs-PABS溶液作为油墨;借助喷墨打印法将纳米银浆和SWNTs-PABS溶液先后喷印在纸基表面以制备电极材料,组装传感器并与阻抗测试仪连接,检测传感器对氨气的敏感度及相关性能。结果表明,氨气浓度为250 ppm时,纸基传感器对氨气的敏感系数达到201%,具有高敏感性及稳定性。

桩筒基础水平变形与基频特性研究

近年来随着海上风机的发展与应用越来越广泛,海上风电场的基础设计也越来越受到重视。由于海上风机的受力形式较为复杂,且往往基础土层的力学性质较差,传统的单桩基础并不能很好地应对各种海洋风险问题,寻求一种新的基础加固形式——桩筒复合基础。通过建立不同尺寸的单桩基础和桩-筒复合基础,分析基础的水平变形特性;经过数值模拟获得基础刚度后,利用有限元-解析法对结构的第一阶固有频率进行求解,分析了轴向力对基频的影响,并预测了桩筒基础的整机基频。研究结果表明:桩-筒复合基础能有效减小桩身侧向变形,提升基础刚度。单桩基础经过筒体加固后,基频有所提升,且改变桩径对结构第一阶固有频率的影响较大。

复杂岩基大容量风机嵌岩单桩基础设计-施工-全寿命监控关键技术

此项目隶属海上风电工程领域.海上风电是风电技术的制高点,我国海上风电起步相对较晚但发展迅速,总并网容量已成功跻身世界首位.我国海上风电发展呈现显著的区域集中性,主要集中在江苏、浙江、福建、广东等东南沿海海域.福建海域作为全国风资源最丰富的地区之一,也是我国首批量化选用大容量风电机组(单机容量6,MW)的海域.受台湾海峡"狭管效应"的影响,其年平均风速大、风向稳定,具备海上风电开发的独特优势.但福建海域多受海底岛礁影响,地质条件复杂,海底岩层埋藏深度浅、覆盖层土体性质差,海上风电基础需进行海上嵌岩施工,大大增加工程建设难度、周期、成本和风险,福建区域面临着海上风机基础无法实施、优质海上风力资源无法开发的困局.

海上风电新型桩-桶复合基础研发及其工程应用

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司(简称"中国电建华东院")海上风电"新型桩-桶复合基础研发及其工程应用"入选2021年度中国十大海洋科技进展.这项由中国电建华东院发明并创新设计的核心技术,不仅大幅提高了海上施工作业效率,也为破解海上风电走向深远海、大机组过程中常规单桩基础承载力不足等难题,提供可复制、可推广、可借鉴的经验与思路,为国家海洋技术领域发展、助力"双碳"目标,发挥积极作用.