隨著國(guó)家十三五規(guī)劃的實(shí)施和社會(huì)發(fā)展的能源需求,在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)我國(guó)海上風(fēng)電事業(yè)將迅猛發(fā)展。相對(duì)于陸上風(fēng)電場(chǎng),海上風(fēng)電場(chǎng)將面臨更為復(fù)雜的環(huán)境荷載條件,比如波浪荷載、風(fēng)荷載、海流荷載及海冰荷載等。此外,對(duì)于我國(guó)部分特定海域,比如渤海灣和東海,近海風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃和建設(shè)必須考慮地震荷載。目前海上風(fēng)電設(shè)計(jì)規(guī)范,對(duì)于海上風(fēng)機(jī)地震設(shè)計(jì)工況的定義并不明確。比如IEC規(guī)范只是指出了對(duì)于海上風(fēng)機(jī)地震工況需要考慮風(fēng)機(jī)不同的運(yùn)行狀態(tài),而對(duì)于地震工況下具體的控制策略并沒(méi)有說(shuō)明,而國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)規(guī)范對(duì)于地震工況大多直接參考陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范或者建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。因此有必要系統(tǒng)開(kāi)展海上風(fēng)機(jī)地震分析,以指導(dǎo)海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:（1）固定海上風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型實(shí)驗(yàn)基于彈性相似律和佛汝德數(shù)相似設(shè)計(jì)固定式海上風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)動(dòng)力實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?采用牛頓相似律保證原型與模型空氣動(dòng)力荷載中推力荷載相似,開(kāi)展地震、風(fēng)及波浪荷載單獨(dú)和聯(lián)合作用下的動(dòng)力模型實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證環(huán)境荷載耦合效應(yīng)對(duì)于地震作用下結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響�；趶椥韵嗨坡珊头鹑甑聰�(shù)相似建立水彈性相似律,依據(jù)水彈性相似律完成固定式海上風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)動(dòng)力實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì);依據(jù)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：253 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
1 研究背景及國(guó)內(nèi)外研究綜述
    1.1 究背景及研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外海上風(fēng)機(jī)研究綜述
        1.2.1 海上風(fēng)機(jī)分析方法的演化
        1.2.2 海上風(fēng)機(jī)動(dòng)力反應(yīng)研究
        1.2.3 地震作用下海上風(fēng)機(jī)動(dòng)力反應(yīng)分析
        1.2.4 海上風(fēng)機(jī)耦合分析中的熱點(diǎn)問(wèn)題
        1.2.5 基于整體耦合方法的海上風(fēng)機(jī)數(shù)值分析工具
    1.3 研究目標(biāo)及研究方法
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究方法
2 樣本風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)及安全評(píng)價(jià)
    2.1 樣本風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)
        2.1.1 NREL 5MW風(fēng)機(jī)基本參數(shù)
        2.1.2 樣本風(fēng)機(jī)環(huán)境荷載參數(shù)
        2.1.3 樣本風(fēng)機(jī)基本參數(shù)
        2.1.4 樣本風(fēng)機(jī)樁基參數(shù)
    2.2 樣本風(fēng)機(jī)安全評(píng)價(jià)
        2.2.1 樣本風(fēng)機(jī)半整體模型
        2.2.2 校核工況
        2.2.3 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力校核
    2.3 基于簡(jiǎn)化整體模型的樣本風(fēng)機(jī)動(dòng)力特性計(jì)算
    2.4 本章小結(jié)
3 樣本風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型實(shí)驗(yàn)
    3.1 實(shí)驗(yàn)方案
    3.2 相似準(zhǔn)則
        3.2.1 水彈性相似律
        3.2.2 牛頓相似準(zhǔn)則
    3.3 樣本風(fēng)機(jī)動(dòng)力實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)
        3.3.1 支撐結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)
        3.3.2 樁土相互作用的實(shí)驗(yàn)?zāi)M
        3.3.3 風(fēng)機(jī)葉片的實(shí)驗(yàn)?zāi)M
        3.3.4 地震實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工況
    3.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及傳感器布置
        3.4.1 簡(jiǎn)易風(fēng)場(chǎng)模擬系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
        3.4.2 波流和地震聯(lián)合模擬系統(tǒng)
        3.4.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛡鞲衅鞑贾?br>    3.5 模型實(shí)驗(yàn)相似準(zhǔn)則驗(yàn)證
    3.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
        3.6.1 地震荷載單獨(dú)作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)
        3.6.2 穩(wěn)態(tài)風(fēng)場(chǎng)作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)
        3.6.3 規(guī)則波浪和均勻海流作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)
        3.6.4 地震和風(fēng)荷載聯(lián)合作用下結(jié)構(gòu)反應(yīng)
        3.6.5 地震和海況荷載聯(lián)合作用下結(jié)構(gòu)反應(yīng)
        3.6.6 地震、風(fēng)和波流荷載聯(lián)合作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)
    3.7 本章小結(jié)
4 地震作用下海上風(fēng)機(jī)整體耦合分析理論
    4.1 空氣動(dòng)力學(xué)基本理論
        4.1.1 一維動(dòng)量理論
        4.1.2 葉素-動(dòng)量理論(BEM)
        4.1.3 普朗特葉尖損失因子(Pratel Tip Loss Factor)
        4.1.4 葛朗沃特修正(Glauert Correction for High Values of a)
    4.2 水動(dòng)力荷載計(jì)算模型
        4.2.1 Morison方程
        4.2.2 勢(shì)流理論
        4.2.3 波浪理論方法對(duì)比
    4.3 地震荷載計(jì)算模型
    4.4 空氣動(dòng)力荷載和波浪聯(lián)合作用下海上風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)方程
    4.5 地震、風(fēng)和波浪聯(lián)合作用下海上風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)方程
    4.6 本章小結(jié)
5 地震作用下固定式海上風(fēng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)
    5.1 地震作用下海上風(fēng)機(jī)計(jì)算工況
        5.1.1 海上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的地震組合工況
        5.1.2 地震波選取
        5.1.3 海上風(fēng)機(jī)地震反應(yīng)分析計(jì)算工況
    5.2 樣本風(fēng)機(jī)整體耦合模型的建立
        5.2.1 地震作用下海上風(fēng)機(jī)整體耦合分析模型
        5.2.2 地震荷載計(jì)算模塊驗(yàn)證-地震單獨(dú)作用
        5.2.3 地震荷載計(jì)算模塊驗(yàn)證-空氣動(dòng)力荷載與地震聯(lián)合作用
    5.3 樣本風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性
    5.4 地震作用下樣本風(fēng)機(jī)葉尖位移反應(yīng)
    5.5 地震作用下風(fēng)機(jī)塔筒加速度反應(yīng)
    5.6 地震作用下樣本風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)反應(yīng)
    5.7 本章小結(jié)
6 地震、風(fēng)和波浪聯(lián)合作用下海上風(fēng)機(jī)耦合反應(yīng)分析
    6.1 環(huán)境因素計(jì)算方法
        6.1.1 湍流模型
        6.1.2 波浪譜模型
    6.2 風(fēng)和波浪聯(lián)合作用下海上風(fēng)機(jī)耦合反應(yīng)分析
        6.2.1 風(fēng)和波浪聯(lián)合作用下葉尖位移
        6.2.2 風(fēng)和波浪聯(lián)合作用下樣本風(fēng)機(jī)塔筒反應(yīng)
        6.2.3 風(fēng)和波浪聯(lián)合作用下樣本風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)反應(yīng)
    6.3 地震、風(fēng)和波浪聯(lián)合作用下樣本風(fēng)機(jī)整體耦合反應(yīng)分析
        6.3.1 地震組合工況作用下葉尖位移反應(yīng)
        6.3.2 地震組合工況作用下風(fēng)機(jī)塔筒動(dòng)力反應(yīng)
        6.3.3 地震組合工況下風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)反應(yīng)
    6.4 側(cè)向地震作用下樣本風(fēng)機(jī)反應(yīng)對(duì)比
        6.4.1 側(cè)向地震作用下葉尖位移對(duì)比
        6.4.2 側(cè)向地震作用下塔筒加速度對(duì)比
        6.4.3 側(cè)向地震作用下基礎(chǔ)反應(yīng)對(duì)比
    6.5 地震作用下樣本風(fēng)機(jī)伺服控制策略初步研究
        6.5.1 風(fēng)機(jī)葉片槳矩角和高速傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速
        6.5.2 順槳制動(dòng)作用下的風(fēng)機(jī)葉片位移
        6.5.3 順槳制動(dòng)作用下的風(fēng)機(jī)塔筒加速度
        6.5.4 順槳制動(dòng)作用下的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)反應(yīng)
    6.6 各計(jì)算工況下樣本風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)反應(yīng)對(duì)比
        6.6.1 各工況下樣本風(fēng)機(jī)葉尖位移反應(yīng)對(duì)比
        6.6.2 各工況下樣本風(fēng)機(jī)塔筒加速度對(duì)比
        6.6.3 各工況下樣本風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)反應(yīng)對(duì)比
    6.7 本章小結(jié)
7 海上風(fēng)機(jī)TMD控制研究
    7.1 TMD耦合運(yùn)動(dòng)控制方程
    7.2 地震荷載單獨(dú)作用工況
        7.2.1 地震荷載作用下葉尖位移的TMD控制
        7.2.2 地震荷載作用下風(fēng)機(jī)塔筒加速度的TMD控制
        7.2.3 地震荷載作用下風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)傾覆力矩的TMD控制
        7.2.4 地震荷載作用下樣本風(fēng)機(jī)最優(yōu)TMD控制方案
    7.3 空氣動(dòng)力荷載和波浪荷載聯(lián)合作用工況
        7.3.1 環(huán)境荷載聯(lián)合作用工況葉尖位移的TMD控制
        7.3.2 環(huán)境荷載聯(lián)合作用工況塔筒加速度的TMD控制
        7.3.3 環(huán)境荷載聯(lián)合作用工況風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)傾覆力矩的TMD控制
        7.3.4 環(huán)境荷載組合工況下樣本風(fēng)機(jī)最優(yōu)TMD控制方案
    7.4 本章小結(jié)
8 地震組合工況下海上風(fēng)機(jī)MTMD控制方法
    8.1 MTMD耦合運(yùn)動(dòng)控制方程
    8.2 MTMD設(shè)計(jì)參數(shù)
    8.3 單獨(dú)地震工況MTMD控制
        8.3.1 單獨(dú)地震作用葉尖位移MTMD控制
        8.3.2 單獨(dú)地震作用塔筒加速度MTMD控制
        8.3.3 單獨(dú)地震作用基礎(chǔ)傾覆力矩MTMD控制
        8.3.4 單獨(dú)地震作用下最有效控制方案對(duì)比
    8.4 空氣動(dòng)力荷載與波浪荷載組合工況MTMD控制
        8.4.1 環(huán)境荷載組合工況葉尖位移MTMD控制
        8.4.2 環(huán)境荷載組合工況塔筒頂部加速度MTMD控制
        8.4.3 環(huán)境荷載組合工況基礎(chǔ)傾覆力矩MTMD控制
        8.4.4 環(huán)境荷載組合工況下最有效控制方案對(duì)比
    8.5 地震組合工況MTMD控制
        8.5.1 地震組合工況葉尖位移MTMD控制
        8.5.2 地震組合工況塔筒加速度MTMD控制
        8.5.3 地震組合工況風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)傾覆力矩MTMD控制
        8.5.4 地震組合工況最有效控制方案對(duì)比
    8.6 本章小結(jié)
9 結(jié)論與展望
    9.1 結(jié)論
    9.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    9.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]海上風(fēng)機(jī)在三種風(fēng)載荷作用下的疲勞分析方法研究（英文）[J]. 韓超帥,馬永亮,曲先強(qiáng),張猛.  船舶力學(xué). 2017(12)
[3]單樁海上風(fēng)機(jī)灌漿連接的抗震性能研究[J]. 莫仁杰,康海貴,Li Miao,龍麗吉.  可再生能源. 2017(10)
[4]三腳架式海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)流固耦合動(dòng)力分析[J]. 張力偉,李昕.  可再生能源. 2017(05)
[5]Modelling windwave driven by typhoon Chan-Hom （201509） in the East China Sea[J]. H.Q.Zhang,B.C.Nie.  Theoretical ＆ Applied Mechanics Letters. 2016(06)
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博士論文
[1]新型海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)耦合動(dòng)力分析[D]. 李嘉文.天津大學(xué) 2014

碩士論文
[1]海上風(fēng)機(jī)三腳架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分析[D]. 明小燕.大連理工大學(xué) 2013
[2]海上風(fēng)電單立柱三樁結(jié)構(gòu)動(dòng)力耦合分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 王鵬.中國(guó)海洋大學(xué) 2011
[3]近海風(fēng)電機(jī)組單樁式支撐結(jié)構(gòu)疲勞分析[D]. 莫繼華.上海交通大學(xué) 2011
[4]海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)分析[D]. 陳法波.大連理工大學(xué) 2010
[5]海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架在風(fēng)波聯(lián)合作用下的動(dòng)力分析及疲勞分析[D]. 劉勝祥.廣東工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3708163