风浪震及重力载荷联合作用下大型风力机动力学响应及结构损伤分析

以近海DTU 10 MW单桩式大型风力机为研究对象,采用Kaimal风谱模型模拟湍流风场,根据P-M谱建立波浪模型,选取实测地震位移数据为地震载荷,基于非线性弹簧单元和p-y曲线构建土-结构耦合效应模型,并对不同环境载荷下风力机进行动力学响应及屈曲分析。结果表明:风浪和地震载荷分别为引发风力机塔顶前后向及侧向位移的主要载荷;塔架一阶模态为不同环境载荷下风力机动力学响应主要参与模态;环境载荷联合作用下塔顶更易发生局部屈曲,结构设计时应重点关注此处;必须考虑风浪震重力载荷联合作用,否则难以准确预估风力机结构动力学响应及判断结构稳定性。

风浪联合作用下多台浮式风机的数值模拟

以3台串列排布的NREL-5 MW半潜式浮式风机为研究对象,采用FAST.Farm软件对其进行全耦合仿真,通过设定不同风浪联合作用的工况,分析不同风浪联合作用下多台浮式风机的发电功率以及载荷变化情况。结果表明:在湍流风和不规则波联合作用下,当实际风速低于额定风速时,下游风机在上游风机尾流干扰下致使发电功率和载荷波动较大;当实际风速大于或等于额定风速时,下游风机的发电功率和载荷波动较小,基本不受上游风机的尾流干扰。结果验证了浮式风机更适合深海高风浪区域,可为今后建立深海海上风电场提供参考。