【摘要】：渤海地區(qū)具有豐富的風(fēng)資源、良好的電網(wǎng)條件和龐大的用電需求,成為我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展中十分具有戰(zhàn)略價(jià)值的地區(qū)。但是,渤海相對(duì)于我國其他沿海地區(qū)所特有的冬季海冰作用,對(duì)于海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)物來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。如何克服寒區(qū)海域冬季海冰侵襲的威脅,保證海上風(fēng)電安全、高效、長期地運(yùn)行,就成為制約渤海海域海上風(fēng)能利用的關(guān)鍵問題。本文基于上述背景,采用數(shù)值模擬的方法,對(duì)于渤海某桁架式海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)及葉片的冰激振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了深入探討。本文準(zhǔn)確模擬了風(fēng)機(jī)整體不同部分的結(jié)構(gòu)特征,并對(duì)非線性樁土系統(tǒng)和葉片的質(zhì)量和剛度特性進(jìn)行了細(xì)致把握,同時(shí)根據(jù)目標(biāo)海域冰情條件,設(shè)置了合理的冰載荷分析工況和動(dòng)冰力載荷時(shí)程。對(duì)于整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了時(shí)域下的瞬態(tài)動(dòng)力分析。對(duì)結(jié)果的分析表明:整體風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)不同部分對(duì)于不同冰載荷會(huì)表現(xiàn)出不同的動(dòng)力響應(yīng)特征。葉片結(jié)構(gòu)對(duì)高頻振動(dòng)能量非常敏感,吸收下部結(jié)構(gòu)的低頻能量輸入后容易激發(fā)出高頻振動(dòng)響應(yīng)。葉片在冰激振動(dòng)下的位移響應(yīng)會(huì)造成風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面的變形,速度響應(yīng)會(huì)對(duì)其局部風(fēng)速產(chǎn)生影響。本文通過對(duì)于葉片冰激振動(dòng)下的振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行分析,進(jìn)而對(duì)于空氣動(dòng)力場(chǎng)隨冰條件的變化情況進(jìn)行探討。
【圖文】：

圖 1-1 2011 至 2015 年全球海上風(fēng)電累積裝機(jī)容量示意圖[8]我國地處亞歐大陸東部，太平洋西岸，氣候受大陸 大洋的影響非常顯于典型的季風(fēng)性氣候[9] 受到冬夏兩季季風(fēng)的交替影響，以及夏季臺(tái)風(fēng)及熱壓的頻繁作用，我國東部沿海地區(qū)有著較好的風(fēng)能資源儲(chǔ)備 同時(shí)我國海岸長，沿海區(qū)域面積廣闊，為海上風(fēng)電的發(fā)展提供了充足的空間[10][11] 根據(jù)中象局 2014 年公布的調(diào)查結(jié)果，中國達(dá)到 3 級(jí)以上風(fēng)能資源的近海 100 m 高可滿足風(fēng)電裝機(jī)需求約 500 GW，其中水深在 5~25 m 范圍內(nèi)可開發(fā)的風(fēng)電約為 190GW[12][13] 我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史較短，2007 年末，，利用廢棄的平構(gòu)作為風(fēng)電機(jī)組的支撐結(jié)構(gòu)，我國安裝了首個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，這成為我上風(fēng)電從理論研究邁向工程實(shí)踐的標(biāo)志性事件[14] 上海東海大橋海上風(fēng)電項(xiàng)于東海大橋東側(cè) 1.0km，場(chǎng)址范圍海域面積 14km2，總裝機(jī)容量 102MW， 34 臺(tái) 3 MW 風(fēng)電機(jī)組，設(shè)計(jì)年發(fā)電量為 2.67 億千瓦時(shí)，2010 年 6 月全部發(fā)電 該項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)實(shí)海域土壤水文條件 施工作業(yè)水平和可靠度 經(jīng)濟(jì)性標(biāo)，在全球范圍內(nèi)首次采用高樁混凝土承臺(tái)基礎(chǔ)方案作為海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)

第 2 章 冰與海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)的相互作用海上風(fēng)電工程結(jié)構(gòu)海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)的主要作用在于將風(fēng)機(jī)固定在一定位置，并將風(fēng)機(jī)及支受到的載荷傳遞至海底，保證風(fēng)機(jī)及相應(yīng)設(shè)備在設(shè)計(jì)條件下能夠正常一定期限 同時(shí)能夠?qū)㈦娔芤赃m當(dāng)方式輸出，并為檢查 維護(hù)等作業(yè)從結(jié)構(gòu)上看，海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)可以分為兩個(gè)部分，即風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)包括風(fēng)輪（葉片和輪轂等部分）和機(jī)艙（包括發(fā)電機(jī) 變速箱 齒系統(tǒng) 偏航系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 檢測(cè)系統(tǒng)等部分） 支撐結(jié)塔架 下部結(jié)構(gòu)（或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）和基礎(chǔ)[27] 圖 2-1 顯示的是海上風(fēng)電部分情況
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P752;TK83

【參考文獻(xiàn)】

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1 黃焱;馬玉賢;羅金平;陳法波;田育豐;;渤海海域單柱三樁式海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)冰激振動(dòng)分析[J];海洋工程;2016年05期

2 王國軍;張大勇;婁春娟;岳前進(jìn);羅成喜;;冰區(qū)海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的振動(dòng)分析[J];船海工程;2016年03期

3 劉佰瓊;徐敏;劉晴;;我國海上風(fēng)電發(fā)展的主要問題及對(duì)策建議[J];海洋開發(fā)與管理;2015年03期

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1 李玉剛;樁式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)可靠度分析及優(yōu)化方法研究[D];大連理工大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：2690233