海上风电筒型基础在砂土中地震响应研究

本文利用ADINA软件分别建立单筒和复合筒的有限元模型,在筒内设置多条提取路径,从超孔压比和加速度两个方面,分别研究在五种不同地震工况下单筒型基础和复合筒型基础对地基土体液化的影响;由有限元结果可知,筒型基础内部筒中心处提高土体抗液化性能的效果最佳,筒壁处次之;复合筒分舱板形成筒内部较为复杂的结构为土体提供了更为优化的受力分布,大大降低了局部液化的风险,在提高土体抗液化性能方面,复合筒结构较单筒更具优势。     

波浪荷载作用下箱筒型基础防波堤性状试验研究

箱筒型基础防波堤是一种新型的防波堤结构,适用于较深水域且海底为软土地基的筑堤情形.然而,这种新型防波堤出现时间较短,对其性状表现的认识尚在积累中,采取何种破坏模式进行设计计算是一个关键难题.为此,开展了土工离心模型试验,探讨了波浪荷载强度、波浪作用持续时间、结构下筒长度和压载等因素对防波堤结构位移模式的影响.试验在离心机高速运转条件下模拟了周期性循环波浪荷载,观测了箱筒型基础防波堤的水平变位、沉降和倾斜以及地基中孔隙水压力等反应.结果发现,修建于给定条件地基上的箱筒型基础防波堤能够很好地抵抗设计荷载强度波浪作用,所发生的沉降、水平变位和倾斜度均不会超出相应的控制值,其主要位移破坏模式为防波堤倾斜过度而失稳或水平变位超出容许值而发生侧向滑动破坏.     

波浪荷载对箱筒型基础防波堤作用的拟静力模拟研究

箱筒型基础防波堤是一种新型防波堤结构,适用于较深水域且海底为软土地基上的筑堤情况,因其出现时间较短,迫切需要加深对其承受波浪荷载的工作性状的认识.采用拟静力法等效模拟波浪荷载对箱筒型基础防波堤作用,研制了能够在离心机高速运转条件下施加水平力荷载作动器,进行了箱简型基础防波堤离心模型试验,观测了箱筒型基础防波堤的水平位移、沉降和倾斜以及地基中孔隙水压力等反应.结果表明,当水平荷载力大于某一临界值后,荷载位移曲线表现出类似"屈服"的现象,背浪侧和迎浪侧的地基中分别出现正的和负的超静孔压,而修建于软弱地基上的箱筒型基础防波堤主要位移破坏模式为防波堤倾斜过度而失稳.     

复合筒型基础周围土体在波浪作用下的动力响应

利用OpenFOAM模拟数值波浪水槽,将复合筒型基础周围海床受到的波压力作为初始条件输入有限元软件ABAQUS,建立波浪作用下海床动力响应模型。数值模拟结果与实验结果及解析解吻合较好。运用此模型进行了复合筒型基础周围海床在行进波作用下动力响应研究和土体特性对波浪作用下海床动力响应的影响分析,结果表明,海床孔隙水压衰减速度随着海床渗透系数和弹性模量的增加而增大。     

波浪作用下海上风力发电装置基础海床的液化研究

基于FLOW软件建立三维数值波浪水池模型,模拟海上风力发电装置筒型基础周边的波浪场和海床表面的波压力,利用有限元软件ABAQUS建立筒型基础及周边海床的三维动力响应数值模型,研究不同波浪条件下筒型基础周边海床的动力响应和液化深度。研究结果表明：波浪作用下海上风电筒型基础迎浪侧的海床易发生液化,风力发电装置基础周围海床的液化深度随波高加大而增加,由于筒型基础的人土深度较大,筒内土体不发生液化。     

筒型基础海洋平台拖航研究-波浪影响分析

文章以锦州9-3筒型基础系缆平台为对象,在拖航速度、筒位置以及平台吃水深度一定的条件下,通过模型试验测定了平台在不同规则波浪中拖航时的平台运动加速度、筒内气压力、筒底水压力以及拖缆力.并对试验数据进行比较分析,用于研究波浪对筒型基础平台随浪、顶浪拖航时的影响分析.试验结果表明:筒型基础平台可在渤海水域十年一遇有义波高4.5m的巨浪中拖航,在波高2m以下,航速2节以内,随浪拖航与顶浪拖航均有较高的稳性以及耐波性;顶浪拖航平台的垂荡运动要比随浪拖航时剧烈,随浪拖航平台的稳性以及耐波性要优于顶浪拖航;平台在大浪中拖航时,随浪拖航容许航速要高于顶浪拖航容许航速.     

海上风电三筒导管架基础现场沉放受力分析

广东某风电场海上风电场工程部分基础采用吸力筒结构。为保证吸力筒的顺利安装,需要对其受到的阻力进行估算。为验证API规范的计算方法对本工程的适用性,将计算结果与实测值进行对比。发现1#机位计算值较实测值小,2#机位计算值与实测值相近。说明API规范的计算方法对本工程具有一定的参考价值。     

海上风电运维船小型化波浪补偿登乘栈桥设计

针对海上风电机组运维需求,设计海上风电运维船的小型化波浪补偿登乘栈桥。进行登乘栈桥的总体设计、力学分析和软件设计,并对登乘栈桥的三维模型进行有限元仿真。仿真结果表明,所进行的设计可满足海上风电运维船的小型化和轻量化要求,保证人员与物料的安全和作业环境的稳定。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

The wet-towing resistance of the composite bucket foundation for offshore wind turbines

The composite bucket foundation (CBF) is a new and environmentally-friendly foundation for offshore wind turbines. This foundation can be prefabricated in batches onshore followed by integrated transport and installation at sea. The structure itself has a subdivision air cushion structure that enables the foundation to float stably on the water surface and realize long-distance towing of the foundation. The mechanism of this air-liquid-solid coupling towing process is complicated, and the influence of the bulkheads on the towing resistance is not clear. In this paper, the influence of the subdivision structure on the towing resistance of the CBF is compared with the tow test in hydrostatic water. The structural motion characteristics and the change of the cushion pressure are also analysed. Experiments are used to verify numerical calculation results. The flow field difference between the CBF with bulkheads, the CBF without bulkheads and the real floating structure was analysed. The dynamic pressure coefficient was used to analyze the force at surfaces of different CBF's. For the tow test and numerical calculation of multiple CBFs, the optimal multi-CBF tow distance and towage number are obtained through the calculation of energy consumption rate.     

基于stokes波浪理论的近海风电基础波浪荷载变化规律

针对近海风电基础所处的环境特点,参考实测资料,选取Stokes波浪理论,对作用在风电基础上的非线性波浪荷载进行了研究。计算得出了波浪特征参数确定时波浪的速度势函数、速度场函数和加速度场函数,通过分析其变化规律,计算出作用于基础的总波浪荷载的变化特征;在利用BP神经网络对波浪特征参数变量和周期内波浪荷载极值变量进行预测的基础上,获得了波浪荷载极值分布的概率密度函数。     

Structural analysis of an offshore vertical axis wind turbine composite blade experiencing an extreme wind load

The vertical axis wind turbine (VAWT) configuration has many advantages for an offshore wind turbine installation. The VAWT is omnidirectional and its rotating mechanical components can be placed close to sea level. In this paper, the structural analysis of a VAWT blade structure subject to a critical load case was investigated with two methods, an analytical model and a finite element (FE) model. It was shown that the utilisation of a composite blade topology can resist the induced flapwise loading and the material strains were contained within their allowable limits. The analytical approach was demonstrated to be a quick and accurate technique to compute the composite blade strain distribution when compared to the FE model results.     

非线性混合海况下近海风机塔筒底部载荷的动力响应

本文主要研究在非线性混合海况(即风浪和涌浪组合海况)下,以NREL 5MW_Baseline Monopile近海风机为研究对象,对其塔筒底部(基线)所受到的剪力和弯矩载荷的动力响应进行仿真。在近海风机的时域仿真中,选用了Ochi-Hubble六参数波浪谱,并编制了该谱的程序嵌入到FAST中进行编译。计算过程中,共进行了20次10 min的仿真分析。对于得到的短期载荷,给出了波高程,塔筒底部首尾向剪力和弯矩在线性与非线性不规则波作用下的时程曲线对比图。采用分块最大值法对每一次的短期载荷提取极值,并基于20次仿真所得的极值,给出了塔筒底部首尾向剪力与弯矩在线性与非线性不规则波作用下的超越概率曲线对比图。研究表明,在非线性混合海况下进行近海风机塔筒底部载荷的动力响应研究,计算结果对工程实际应用具有指导意义。     

海上风机安装船的发展

近年来,随着环保问题的日益突出和能源供应的紧张,风能作为一种清洁的、可再生的新能源越来越受到重视,风力发电逐渐成为新能源技术中最具规模和最成熟的发电方式之一。而海上风机的运输和安装作为风电场建设的一个重要步骤,其各种装备的发展有望成为风能发电产业链上前景较为乐观的市场。     

运动海床对近海风机单桩基础的影响

以东海大桥海上风电场为研究背景,首先基于Biot固结理论求解了不同波况下多层非均质土体的位移、超孔压的分布,讨论了波浪荷载对海床运动的影响。而后基于土体位移计算结果,应用支座位移加载法与p-y曲线法相结合的方法,求解了运动海床作用下近海风机单桩基础的内力和变形,并将其结果与不考虑运动海床作用的结果进行了对比。对比结果显示:运动海床对桩身的变形影响显著,设计中有必要进行运动海床作用下的变形校核。     

吸力桶与圆沉箱整体预制式新型离岸深水码头*

为了开发能够更好地适应软土地基和恶劣波浪条件的离岸深水码头,结合吸力桶和圆沉箱的优点,提出了吸力桶与圆沉箱整体预制式新型离岸深水码头。阐述其结构组成、平面布置和施工工艺,分析了其承载特性。该结构靠岸侧可布置泊位、靠海侧可兼做防波堤,抗浪能力强,具有承载性能好、结构刚度大、耐久性好、费用省和对环境影响小的优点,应用前景广泛。相比无隔舱的吸力桶,此新型结构通过设置内圆桶和内隔板,抗滑和抗倾覆能力大幅提高。贯入损伤对基础安装就位时的承载力有比较明显的降低作用,建议在设计中考虑。     

近海风机叶片动力特性分析

The topic of offshore wind energy is attracting more and more attention as the energy crisis heightens.The blades are the key components of offshore wind turbines,and their dynamic characteristics directly determine the effectiveness of offshore wind turbines.With different rotating speeds and blade length,the rotating blades generate various centrifugal stiffening effects.To directly analyze the centrifugal stiffening effect of blades,the Rayleigh energy method (REM) was used to derive the natural frequency equation of the blade,including the centrifugal stiffening effect and the axial force calculation formula.The axial force planes and the first to third order natural frequency planes which vary with the rotating speed and length were calculated in three-dimensional coordinates.The centrifugal stiffening coefficient was introduced to quantitatively study the relationship between the centrifugal stiffening degree and the rotating speed,and then the fundamental frequency correction formula was built based on the rotating speed and the blade length.The analysis results show that the calculation results of the fundamental frequency correction formula agree with the theoretical calculation results.The error of calculation results between them is less than 0.5%.