极端海况下风力机冲刷效应动力学响应研究

基于有限元方法建立考虑土-构耦合效应的壳单元模型,对不同海况下发生冲刷时的海上风力机进行动力学响应分析。结果表明:在常规和极端海况下,发生较大冲刷时,塔顶和桩基顶部峰值位移均有所增加,且桩基顶部峰值位移增幅更大,随着冲刷深度的增加,塔架水平位移均呈先增大后减小的趋势,桩基水平位移随冲刷深度的增加持续增大,不同冲刷深度下桩基最大加速度位置均发生在桩基顶部,塔架最大应力均出现在塔架底部;与常规海况相比,极端海况下风力机在启动后一直处于不稳定状态,最大加速度位于桩基中上部位置,且随冲刷深度的增加持续增大,桩基应力峰值位置由桩基顶部转移至中部。

调谐质量阻尼器对冲刷效应下风力机减振控制研究

冲刷效应易引发海上风力机结构过度振动,本文通过调谐质量阻尼器(TMD)系统对冲刷后的近海单桩式风力机结构减振控制问题开展研究。基于10MW风力机三维壳单元有限元模型,并结合开源软件FAST气动力模块和AQWA进行联合仿真。结果表明:冲刷效应将导致风力机塔架和桩基结构振动加剧,而安装TMD后对冲刷效应下的塔架减振控制效果更加明显,可有效削弱冲刷对风力机的负面影响;较之冲刷方向位移,TMD对侧向位移控制效果更为突出;风力机受冲刷后或装有TMD系统均会改变塔架前后向应变能极值位置,且TMD可减小冲刷后风力机塔架轴向和周向应变能均值,但应变能集中分布区域面积有所增加。