為研究湍流風(fēng)與地震聯(lián)合作用下風(fēng)力機塔架動力響應(yīng)規(guī)律,以AOC 50 kW、WindPACT 1.5 MW和NREL 5 MW 3種不同容量風(fēng)力機為研究對象,考慮土-構(gòu)耦合模型效應(yīng),基于開源軟件FAST預(yù)留數(shù)據(jù)接口,編譯地震載荷計算模塊,建立了湍流風(fēng)與地震激勵實時耦合的動力仿真模型�；贏SCE標準地震反應(yīng)譜,得到20種不同強度的地震加速度,計算了不同強度地震與湍流風(fēng)聯(lián)合作用下的風(fēng)力機塔架動力學(xué)響應(yīng)。結(jié)果表明:地面加速度峰值（Peak Ground Acceleration,PGA）為0.3g時,湍流風(fēng)與地震聯(lián)合作用對塔基剪切力和彎矩影響較大;隨地震強度的增大,塔架不同高度處的最大彎矩與高度之間的關(guān)系逐漸由線性轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷�性;發(fā)現(xiàn)國際電工委員會（International Electrotechnical Commission,IEC）和美國風(fēng)能協(xié)會/美國土木工程師協(xié)會（American Wind Energy Association/The American Society of Civil Engineers,AWEA/ASCE）對地震載荷與風(fēng)載荷共同作用下的載荷預(yù)估模型結(jié)果誤差較大,... 

【文章來源】：熱能動力工程. 2019,34(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

風(fēng)力機塔基平臺與土體耦合模型Fig．1Interactionmodelforwindturbinebase

2=Dm/(－S);μ1=z/u;μ2=z/Dm;u—計算節(jié)點高度的平均速度，m/s;S—莫寧－奧布霍夫長度，表征浮力對湍流的影響程度，m;z—計算節(jié)點距離，m。Uf=0．4Uref/［ln(HrefD0)－12．675Ｒi1－6．252Ｒi］(15)Dm=400Uref/lg(HrefD0)(16)式中:Uref—風(fēng)場參考點風(fēng)速，m/s;Href—參考點高度，m;D0—地表粗糙度。基于NWTCUP風(fēng)速譜，得到風(fēng)力機輪轂高度處風(fēng)速時域變化，如圖2所示。圖2風(fēng)力機輪轂高度處風(fēng)速時域變化Fig．2Windspeedvariationathubheightofthewindturbineintimedomain2．2地震加速度譜及地震載荷計算地震加速度采用匹配ASCE－07標準地震反應(yīng)譜的方法計算［15］。目標響應(yīng)譜的表示如圖3所示。圖3目標響應(yīng)譜示意圖Fig．3Schematicdiagramofthetargetresponsespectrum圖中，S震(t)—目標響應(yīng)譜，g;ag—地面設(shè)計加速度峰值，g;TB、TC—加速度譜周期常數(shù)范圍限值參數(shù);TD—位移響應(yīng)周期常數(shù)值;q—表示結(jié)構(gòu)延性的性能參數(shù)，取值為1;η—阻尼修正系數(shù)，η=［10/(5+ζ)］0．5，其值應(yīng)大于0．55，此處取1，則對應(yīng)的粘性阻尼百分比ζ為5%。通過比例縮放目標反應(yīng)譜，獲得20種不同強度的地震加速度譜。地震發(fā)生時，基礎(chǔ)平臺的目標加速度為地震加速度，此時基礎(chǔ)平臺τ方向地震載荷Fτ為:Fτ=－Kτ(Xτ－Xτ，t)－Cτ(X·τ－X·τ，t)(17)式中:Xτ、X·τ—基

2．675Ｒi1－6．252Ｒi］(15)Dm=400Uref/lg(HrefD0)(16)式中:Uref—風(fēng)場參考點風(fēng)速，m/s;Href—參考點高度，m;D0—地表粗糙度�；贜WTCUP風(fēng)速譜，得到風(fēng)力機輪轂高度處風(fēng)速時域變化，如圖2所示。圖2風(fēng)力機輪轂高度處風(fēng)速時域變化Fig．2Windspeedvariationathubheightofthewindturbineintimedomain2．2地震加速度譜及地震載荷計算地震加速度采用匹配ASCE－07標準地震反應(yīng)譜的方法計算［15］。目標響應(yīng)譜的表示如圖3所示。圖3目標響應(yīng)譜示意圖Fig．3Schematicdiagramofthetargetresponsespectrum圖中，S震(t)—目標響應(yīng)譜，g;ag—地面設(shè)計加速度峰值，g;TB、TC—加速度譜周期常數(shù)范圍限值參數(shù);TD—位移響應(yīng)周期常數(shù)值;q—表示結(jié)構(gòu)延性的性能參數(shù)，取值為1;η—阻尼修正系數(shù)，η=［10/(5+ζ)］0．5，其值應(yīng)大于0．55，此處取1，則對應(yīng)的粘性阻尼百分比ζ為5%。通過比例縮放目標反應(yīng)譜，獲得20種不同強度的地震加速度譜。地震發(fā)生時，基礎(chǔ)平臺的目標加速度為地震加速度，此時基礎(chǔ)平臺τ方向地震載荷Fτ為:Fτ=－Kτ(Xτ－Xτ，t)－Cτ(X·τ－X·τ，t)(17)式中:Xτ、X·τ—基礎(chǔ)平臺τ方向的實際位移和目標位移，m;Xτ，t、X·τ，t—基礎(chǔ)平臺τ方向的實際速度和目標速度，m/s。3結(jié)果分析3．1時域分析圖4為地面加速度峰值(PeakGroundAccelera-tion，PGA)為0．30g時，風(fēng)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮土―結(jié)構(gòu)相互作用的運轉(zhuǎn)狀態(tài)風(fēng)電塔抗震分析[J]. 戴靠山,毛振西,張玉林,趙志,梁發(fā)云.  工程科學(xué)學(xué)報. 2017(09)
[2]多工況下大型風(fēng)力機動態(tài)響應(yīng)研究[J]. 楊陽,李春,葉柯華,繆維跑,葉舟.  工程熱物理學(xué)報. 2016(10)
[3]風(fēng)電塔架抗震抗風(fēng)有限元分析[J]. 李艷斌.  內(nèi)蒙古石油化工. 2016(08)
[4]風(fēng)場風(fēng)譜模型的分形維數(shù)研究[J]. 李倩倩,李春,楊陽,闞威.  能源工程. 2016(02)
[5]風(fēng)力機不同風(fēng)況的動力學(xué)響應(yīng)研究[J]. 吳攀,李春,李志敏,葉舟.  中國電機工程學(xué)報. 2014(26)
[6]600kW風(fēng)力發(fā)電機組地震反應(yīng)譜分析[J]. 祝磊,姚小芹,王元清,石永久.  太陽能學(xué)報. 2012(10)
[7]考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用的風(fēng)力發(fā)電高塔系統(tǒng)地震動力響應(yīng)分析[J]. 賀廣零.  機械工程學(xué)報. 2009(07)



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