四腿桁架式海上风机基础结构优化设计

针对四腿桁架式海上风机基础结构优化设计问题,建立了一种多准则多参数结构优化策略与方法,辅助四腿桁架式基础型式的设计工作并提高结构优化效率。依据设计经验,采用敏感性分析技术对各设计参数进行分级,并进一步采用逐级搜索策略给出了由各参数组合成的一系列优化方案。依据结构优化理论和相关工程经验,采用多准则控制算法对优化方案进行筛选,给出了最优的结构设计方案。应用该优化策略与方法对我国近海某海域拟建四腿桁架式风电结构进行设计,提高了设计效率,最终得到的结构优化设计方案与经验设计方案相比,材料利用率更高、结构用钢量更少,节省结构用钢量达30%以上。

海上升压站平台电缆管的抗冰性能

为明确冰区海上升压站平台及其电缆管的抗冰性能,以渤海某拟建风电场为例,对海上升压站平台及其电缆管在100年一遇海冰条件下的响应进行数值模拟分析。结果表明,该升压站平台及其电缆管具备一定的抗冰性能,但在极端海冰条件下,平台上部振动响应较大,应注意防护上部设施及电缆管的安全运行。

海上桁架式风机基础过渡段拓扑优化方法

为了有效降低海上风电结构的建设成本,对风电结构连接上部风机塔筒与下部基础结构的过渡段结构的优化设计方法进行研究。调研已应用于实际海上桁架式风电结构的过渡段型式,总结过渡段结构设计原则。基于这些设计原则,结合目前国内外海上风电结构常用装机功率,提出适用于4 MW to 5 MW装机功率风电系统过渡段的拓扑形式,并对影响过渡段结构性能的各拓扑参数进行优化,得到的设计和优化方法可为4 MW to 5 MW装机功率桁架式风电结构过渡段拓扑形式的确定提供借鉴与参考。

Evaluating effectiveness of multiple tuned mass dampers for vibration control of jacket offshore wind turbines under onshore and seafloor earthquakes

The dynamic characteristics and structural responses of operation and grid loss offshore wind turbines(OWTs)under onshore and seafloor earthquakes are analyzed based on the established coupled seismic analysis model.In addition to the remarkable influence of the rotor system on the responses of the operation OWT under earthquakes,interactions among the natural modes of the grid loss OWT in the fore-aft and side-to-side directions are revealed.By comparing with the onshore earthquakes,the more significant differences of structural response are observed under the selected seafloor earthquakes,due to the longer duration and more abundant energy distribution around the natural frequencies of OWT.Concurrently,a multiple tuned mass damper(MTMD)is designed and applied to the operation and grid loss OWTs.Then,the comparisons of the mitigation effects under onshore and seafloor ground motions are carried out,and the necessity of applying seafloor ground motions to OWTs are proved.Moreover,in comparison to the operation OWT,more effective reductions are observed for the grid loss OWT under onshore and seafloor earthquakes using the designed MTMD.Therefore,the combined shutdown procedures and MTMD vibration control strategy is suggested for OWTs under earthquakes.

海上风机叶片伴热片厚度对气动性能的影响

随着海上风能资源不断地开发利用,我国海上风力机装机量逐年上升。部分地区冬季气候恶劣导致风机叶片覆冰,影响风机叶片正常运行,降低发电效率,造成巨大经济损失。风机叶片防除冰需求迫在眉睫。近年来,贴片加热式防除冰技术得到大力发展,伴热片厚度过厚会造成风机叶片运行负担。文章通过分析伴热片厚度对风机叶片气动性能的影响,为相关设计提供参考。通过MATLAB软件建立厚度模型,用Qblade软件分析厚度对升、阻力系数的影响,发现在攻角变化范围内,升力系数在正升力作用时随伴热片厚度增加而增大,在负升力作用时随伴热片厚度增大而减小,阻力系数随伴热片厚度增加而增大。

负压桶型风电基础的抗冰性能

针对负压桶型风电基础的抗冰性能还不明确等问题,以渤海某桶型风电基础为例,采用ANSYS数值模拟的方法,分析该类风电基础在典型冰况下的抗冰效果。结果表明,负压桶型风电基础在极值静冰力及动冰力的作用下均具有良好的抗冰性能。