發(fā)布時間：2017-12-03 02:20

  本文關鍵詞：考慮大氣穩(wěn)定度和海氣交換的海上風機葉片疲勞特性研究

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【摘要】：由于海面場地開曠,海上環(huán)境對風場干擾小,風場穩(wěn)定,海上風能資源豐富。因此,國家近幾年對海上風電項目加大了發(fā)展推廣力度,同時對海上風力機的性能也提出了更高的要求。疲勞破壞是風力機的主要破壞形式,本文深入研究風力機周圍風場特性,通過考慮大氣穩(wěn)定度和海氣交換作用對海面風場平均和脈動特性產(chǎn)生的影響,以及風機葉片旋轉效應對風力機動力載荷特性產(chǎn)生的影響,進而對海上風力機的疲勞特性展開研究。對海上風力機進行疲勞特性分析的關鍵是準確地刻畫出風力機周圍風場平均和脈動特性,眾所周知,平均風速剖面和脈動風速譜是描述風場特性的重要因素,現(xiàn)場實測則是風特性分析的重要途徑,本文基于近海區(qū)域常態(tài)風和臺風的實測資料,探討了大氣穩(wěn)定度和海氣交換作用對平均風速剖面的影響,通過對對數(shù)律平均風剖面模型進行修正,建立了近海風場平均風剖面的模型。同時,為了剖析新模型的各個參數(shù)對風速剖面的影響,對模型參數(shù)進行了敏感性分析。對風力機葉片,本文從頻域角度出發(fā),通過研究旋轉效應對風力機葉片的脈動風速譜的影響,推導了葉片上任意一點的旋轉Fourier自譜和互譜的表達式�；趯Ρ葘崪y數(shù)據(jù),確定旋轉Fourier譜中的脈動風速譜和相干函數(shù)參數(shù),同時,對旋轉Fourier譜參數(shù)進行了敏感性分析,剖析譜參數(shù)對旋轉Fourier譜產(chǎn)生的影響。根據(jù)對海上風力機風場的研究成果,揭示了考慮大氣穩(wěn)定度和海氣交換作用下風力機的疲勞特性。首先基于海面平均風速剖面和旋轉Fourier譜模型,通過諧波疊加法模擬出風力機周圍的風場特性。然后通過ABAQUS軟件建立風力機模型,通過考慮葉素-動量理論確定了風力機的輸入風荷載,從而進行動力時程分析得到載荷譜。最后基于疲勞性能S-N曲線,通過雨流計數(shù)法統(tǒng)計得到等效載荷譜,采用線性損傷累積法計算其疲勞壽命。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
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本文編號：1247115