漂浮式海上风力机全机结构自振特性仿真.pdf

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1、第47卷第4期2015年8月空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．47NO．4Aug．2015DOI：10．16356／j．1005—2615．2015．04．018漂浮式海上风力机全机结构自振特性仿真柯世堂胡丰曹九发王同(南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室光，南京，210016)摘要：针对漂浮式海上风力机全机结构的动力特性问题，以某3Mw漂浮式海上风力机系统为例，基于有限元方法分析了系统自振频率和振型的分布特征，并进行漂浮式海上风力机全机自振特性的参数分析，最后

2、给出全机结构基频和倾覆频率的计算公式。分析表明，漂浮式海上风力机系统自振频率非常低且分布密集。系统基频与拉索锚固深度以及叶片长度呈线性递减关系，与浮筒半径呈反比，与拉索的总截面面积以及塔架高度呈二次曲线关系。倾覆频率与参数的关系则牵涉高次项，较上述关系更为复杂。文中给出的拟合公式计算值与有限元值吻合较好，说明其在预测漂浮式海上风力机系统自振频率方面具有较高可信度。关键词：漂浮式海上风力机；有限元方法；自振频率；参数分析；拟合公式中图分类号：TK83；TU279．7文献标志码：A文章编号：10052615(2015)04—0595—07S

3、imulationStudyonDynamicCharacteristicofFloatingOffshoreWindTurbineSystemsKeShitang，HuFeng，CaoJiufa，WangTongguang(JiangsuKeyLaboratoryofHi—TechResearchforWindTurbineDesign．NanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Inordertostudythenaturalv

4、ibrationcharacteristicsoffloatingoffshorewindturbinesystems，thefiniteelementmethodisused．Takinga3MWfloatingoffshorewindturbineforexample．thedis—tributionofmodeshapesandtheparameteranalysisofthenaturalfrequenciesandareinvestigated．Thecalculationequationsused．toestimatethe

5、fundamentalfrequencyandtheoverturningfrequencyarefittedbasedonaseriesofparametricanalyses．Theresultsshowthatthefundamentalfrequencyisdirectlyproportionaltotheanchoragedepthoftheinhaulcableandthebladelength，andinverselyproportionaltothebuoyradius．Thefundamentalfrequencyal

6、sohasaquadraticrelationshipwiththetotalcross—see—tionalareaoftheinhaulcableandthetowerheight．Therelationshipbetweentheoverturningfrequencyandparametersinvolveshigh—orderterm，SOitismorecomplicated．Thegoodagreementbetweentheresultsfromthefittingequationandtheresultsfromthe

7、finiteelementmethodindicatesthatthefittingequationhasahighcredibilityinpredictingthenaturalfrequenciesoffloatingoffshorewindturbines．Keywords：floatingoffshorewindturbine；finiteelementmethod；naturalfrequency；parameteranaly—sis；fittingequation风力发电是海上风能最有效的利用方式之一，漂浮式海上风力机作为

8、一种新颖的结构体系，因其基金项目：国家重点基础研究计划(“九七三”计划)(2014CB046200)资助项目；国家自然科学基金(51208254)资助项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目；江苏省自然科学基