基于多维AR模型的近海风机振动特性

基于自然风特性,通过考虑结构结点间风速时程的空间相关性,采用多维AR模型模拟海上风机塔架脉动风荷载时程。在考虑桩-土-风机塔架系统相互作用的基础上,建立了三维有限元模型,分析了风机结构的固有频率及模态振型,对比研究了在不同方向风荷载作用下结构的位移、应力时程。结果表明:虽然不同入射风向对塔筒顶端的位移极值影响不大,但对局部位移和最大应力有显著的影响,结构应力的极值点出现在桩基与塔筒的连接段上。研究结果可为海上风机三桩基础布置、桩基承载力设计、结构强度设计、风机塔架的抗风提供参考。     

矮塔斜拉桥索鞍静力分析

结合一座矮塔斜拉桥设计、整体计算情况,为研究骑跨式索鞍局部受力状况,采用三维有限元软件建立矮塔斜拉桥索鞍区有限元模型,选取整体计算中最不利荷载进行静力分析,得到了桥塔索鞍区混凝土和索导管应力分布状况,分析索鞍处混凝土应力规律,对索鞍锚固区设计方案进行综合评价,并提出改进建议。     

浪流作用下吸力式桶形基础的承载力研究

吸力式桶形基础作为是一种应用于海上风机的新型基础形式,具有施工速度快、可重复利用和费用经济等优点,被广泛应用于海洋平台和海上风电等结构的基础中。实际海洋环境中,在波浪、海流的耦合作用下会在基础周围产生冲刷,减少基础有效入土深度,将影响其承载特性。结合室内模型试验,通过建立波流作用下吸力桶-土精细化数值分析模型,对波浪和冲刷作用下吸力式基础的承载特性进行分析。研究表明:随着波浪荷载的增大,吸力式桶形基础的承载性状由循环稳定转变为循环失稳,相同波浪荷载下,冲刷会造成基础桶顶位移量显著增大;随着冲刷深度的增加,吸力式桶形基承载能力整体呈下降趋势。     

导管架式海上风机基础结构优化设计

目前海上风机基础结构存在明显的设计冗余，导致海上风机建造成本过高。为提高经济效益，需要对导管架式海上风机基础结构进行优化设计。该文首先基于海上实测数据对海上风机所处环境载荷进行模拟，得到其时间历程；其次通过有限元方法对平箱梁四桩导管架式海上风机基础结构进行强度校核，发现结构可进行轻量化处理；最后以结构最大平均应力、最大位移和质量为目标响应，通过试验设计（design of experiments, DOE）方法和粒子群算法组合的优化方法，得到结构尺寸对结构目标响应的贡献度和主效应关系，并确定各结构最优尺寸。对海上风机基础结构进行优化设计，能在保证安全的前提下降低建造成本，可为后续海上风机基础结构设计建造提供参数参考。     

塔柱和风机位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响研究

研究塔柱和风机布置位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响。以OC4-deepCwind浮式风机参数为例,将塔柱和风机分别布置在半潜式浮式基础的中心和其三角形浮筒上,建立浮式风机系统动力学模型,计算不同工况下系统的动力响应。结果表明,塔柱和风机由基础中心调到其浮筒上后,浮式基础运动、机舱加速度、叶片气动力及系缆力的平均值变化不大,标准差有显著的增加;特别在极限工况,机舱X向加速度、叶片气动力的标准差增加近1倍,首摇超过5°,1号缆受力的标准差增加约30%。实际设计中,综合考虑浮式风机系统动力性能、安装和运输过程的便利性及结构强度等设计塔柱和风机位置。     

襄阳市内环线工程汉江三桥索塔锚固区足尺模型试验研究

襄阳汉江三桥主桥索塔上塔柱为预应力混凝土结构,斜拉索锚固区构造和受力状态均较为复杂。通过制作索塔第25节段的足尺模型进行加载试验,并结合有限元计算及理论分析,对斜拉索索塔锚固区的应力大小、应力分布、应力流方向等局部应力状态以及抗裂性、承载力进行研究,对设计的合理性进行分析评价,确保结构受力的合理性和安全性。研究结果表明,试验加载至最大荷载1.7 P时,模型结构仍然处于弹性工作状态,模型混凝土表面未出现可见裂缝,说明结构具有足够的安全度,索塔锚固区的设计是合理的。     

海上风机半潜型浮式基础结构设计及整体强度分析

综合考虑海洋环境载荷及气动载荷,探讨了半潜型浮式基础结构设计及整体强度分析方法。针对一座安装在120m水深海域的5MW海上风机,参考海洋结构设计的有关规范,设计了由三立柱、斜撑、水平撑等构件组成的浮式基础。应用SESAM软件,建立了风电浮式基础整体有限元模型;根据莫里森公式和势流理论分别计算构件及立柱的水动力载荷,并运用叶素理论计算风机叶片的空气动力载荷;综合施加水动力载荷及叶片气动载荷,计算浮式基础结构的应力分布和变形分布。根据ABS规范,综合考虑构件压应力和弯曲应力,校核了构件的压-弯强度。计算分析结果表明,连接塔柱与立柱斜撑的两端部位应力较大,属于结构的危险部位。     

海上混合式风机基础动力响应研究

针对海上风机的发展趋势,对一种混合式海上浮式风机基础的动力响应进行了研究。应用SESAM软件和FAST软件分别建立海上风机的下部浮式基础以及上部结构的数值模型,调用Aero Dyn程序包计算结构的空气动力载荷。分析系统的动态响应和基础的运动特性。改变筋腱预张力的大小,研究其对浮式基础运动响应的影响,为海上风机混合式基础的初步设计提供一定的理论依据。     

基于多因素耦合的超大型风电安装船设计参数有限元计算与实船参数验证

针对超大型深水海上风机安装平台受到海洋等环境载荷的作用出现应力集中、应力周期性变化等特性,进而导致海上风机安装平台强度失效的问题,需要研究超大型深水海上风机安装平台结构强度各项参数有限元法优化设计方法。提出耦合5因素正交优化的有限元法分析方法,解析自升状态下的船位置点位移与时间变化的关系和结构中薄弱点应力与时间变化,并利用多因素耦合多因素正交优化方法优化超大型风安装船全船结构设计获取参数值,与超大型自升式风电安装船的实际参数进行对比。计算结果表明,参数优化后的自升式风机安装平台作业位置点的位移随时间变化程度和结构弱点的应力时程变化得到改善。研究提出的方法,对于造价昂贵、建造周期长的超大型海上风机安装平台而言,可以有效减少成本,提高船体寿命。     

超大直径钢管桩风机基础优化研究

针对近海风机基础中的超大直径独立桩基础的力学问题,结合实际工程,采用数值软件对其进行模拟计算,得 到桩长、桩壁厚与位移和应力变化曲线,以及局部改变桩壁厚和增加翼缘对桩位移和应力的影响。通过计算分析认为：桩 长和桩壁厚都在一定范围内对桩位移和应力有影响,桩壁厚局部变化对位移影响不明显,但对应力有显著变化;在泥面下 一定范围内增加翼缘能有效减小侧向位移, 并给出翼缘的最优入土长度和厚度,为实际工程提供设计依据。     

海上风电机组运输与安装方式研究

受气候、潮汐、浪涌、地质等因素的制约,海上风电的运输安装风险及安装成本均高于陆地风电,安装过程中需要动用大量的海上工程船舶,若运输及安装方式选择不当,将造成一定的安全隐患,并导致项目成本增加.通过研究多个国内外风场的运输安装方案,对海上风电机组的运输与安装方式进行归纳总结,可以为我国海上风电的开发提供参考.     

海上风力发电浮式基础的研究进展及关键技术问题

水深大于50m的海域,风速稳定、风切变小,具有风力发电的独特优势,该海域风力发电装备需要采用浮式基础,因此研究适用于海上风力发电的浮式基础结构,对海上风力发电的产业化具有重要的意义。近年来国外开展了各种新颖浮式基础结构基础形式和工作原理的研究,针对浮式基础承受的风机运转载荷和海洋环境载荷的特点,系统分析海上风机浮式基础涉及到的关键技术问题和风险因素,对风机浮式基础设计具有参考价值。     

海上风电安装船的发展趋势研究

随着海上风力发电产业的迅速发展,风电安装船需求越来越大,并且风电安装船是高附加值工程船,因此这一市场的吸引力将越来越受到造船界重视,竞争将越来越激烈,但海上风电场施工成本高、海上作业时间长及工期长等问题的存在延缓了海力发电产业的发展。因此,本文将着重对海上风电结构物施工、安装过程的单一海工设备发展进行浅析,为探索深水化、大型化、专业化、集成化的海上风电安装船来完成深海域基础施工及风机安装问题提供设计参考。     

用舰船实测风压差表求解舰船风力系数

以数学模型求解舰船风中运动中的风力系数是一种新方法,该方法无需风洞试验数据,直接利用舰船实测风压差表,借助别尔舍茨方法,可求得舰船在Y方向上的风力系数CWY及舰船风力矩系数CWN.经算例验证,能满足海上实践的需求.     

海洋风电场风机基础的设计分析

在阐述海上风机基础的种类和特性的基础上,介绍风机基础的设计要点,包括设计流程,设计的外部环境分析以及风机基础的选型等,分析各个设计阶段的要求及注意事项。     

风能在船舶上的应用现状及展望

随着能源危机及国际海事组织对新船能效设计指数EEDI进一步优化的要求,新能源的大力推广已成为未来船舶发展的方向。针对风能作为一种新型能源在船舶上广阔的应用前景,分析介绍了风能在船舶上的几种应用形式,重点阐述了风帆助航目前国内外研究的进展情况及现状,提出并展望其未来的研究发展方向,为未来船舶的节能减排起到一定的指导意义。     

高层建筑风荷载及抗风设计

随着轻质高强新型建筑材料的不断涌现,高层建筑不但建筑形式变化多样,而且结构体型也朝着高大、轻柔的方向发展。故风对高层建筑的影响越来越大。所以必须认真对待高层建筑中风荷载。本文通过简述风的起因、风的特征、风压及风荷载,更进一步说明了高层建筑中结构风振响应,从而达到风振控制以其实现采用非承重控制装置施加控制力抵御风振反应的设计方法。     

风量与风压的简易测量及应用

锅炉正常燃烧必须有充足的风量,当锅炉鼓风或引风不足将导致锅炉效果恶化,锅炉出力、热效应率明显下降。结合工程实例,介绍结托管简揭测试鼓、引风系统各部分风压、风量,帮助判断分析工程实际问题的简便方法。     

不同标准下的风载荷取值研究

基于不同设想和考虑,澳大利亚、欧洲、中国标准对风荷载的计算是不同的,在工程设计中,设计标准和风的基本参数应该明确,特别是重现期,是用来确定设计风速的基础条件。     

风力发电技术在船舶上的应用与展望

风能以其清洁、可再生、储量广泛而受到越来越多的关注和利用。风力发电在船舶上利用是一种新型的风能利用形式。该文介绍风力发电技术在船舶上的应用形式,以及风能在船舶上的应用现状,探讨了风力发电在船舶上应用存在的限制因素,当前应用过程中遇到的困难以及相关研究的重点方向,为进一步深入研究风力发电技术在船舶上的应用提供参考。