海上风力机桩柱式结构动力响应分析.pdf

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1、上海理工大学学报第35卷第6期J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVo1．35No．62013文章编号：1007—6735(2013)06—0591—05海上风力机桩柱式结构动力响应分析高月文，李春，叶舟，成欣(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)摘要：采用有限元方法，分析了桩柱式结构模态，得到结构振型变化，且研究了桩柱式平台结构的波浪力栽荷作用机理，得到平台结构在时域中桩柱结构所受波浪力变化情况．同时分析了不同桩柱形式结构纵荡、横荡和垂荡以及横摇、纵摇和首

2、摇方向波浪力变化．结果表明：多桩柱平台结构频率变化范围集中、振型变化较小；横荡方向波浪作用力小，纵摇方向波浪作用力大．关键词：海上风力机；波浪力；运动响应；桩柱式结构中图分类号iTK83文献标志码：ADynamicResponseAnalysisofPileTypeStructureOffshoreWindTurbineGAOYue．wen，LIChun，YEZhou，CHENXin(SchoolofEnergyandPowerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTech

3、nology，Shanghai200093，China)Abstract：BasedODthefiniteelementmethod，thewaveforcemechanismonaplatformstructureofoffshorewindturbinewasanalysedandthedynamicresponseandwaveforcevariationontheplatformstructureswereobtainedintimedomain．ThewaveforcevariationsODplatformswi

4、thdifferentpilestructuretypesinthedirectionsofsurge，swayandheaveaswellasofroll，pitchandyawwereinvestigated．Theresultsshowthatformulti—pilestructureplatforms，thefrequencychangesonlyinanarrowbandandthevibrationmodehasonlyalittlechange；inswaydirectionthewaveforceismin

5、imumandinpitchdirectionthewaveforceismaximum．Keywords：offshorewindturbine；waveforce；motionresponse；pipetypestructure由陆地向海洋已成为风电发展的主要趋势，海离岸10km处海上风速比陆地风速高约25％E33．上风力机的研究逐渐成为风电研究领域重点与热此外，我国拥有漫长海岸线，近海风能资源丰富，用点卜．与陆上风电相比，海上风电具有风能资源储电负荷中心大多集中于东部沿海地区，海上风电具量大、开发效率高和环境污染小等优

6、点；海上风电不有广阔的发展前景．占用陆上土地，受环境制约少，而且海上平均风速高，支撑结构是保证海上风力机安全运行的基础．收稿日期：2012—04—23基金项目：国家自然科学基金资助项目(51176129)；上海市教委科研创新(重点)资助项目(13ZZ120)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金(博导类)资助项目(2012312O11()(】08)第一作者：高月文(1989一)，男，硕士研究生．研究方向：海上漂浮式风力机．E-mail：yuewengao@163．corn通讯作者：李春(1963一)，男，教授．研究方向：动力

7、机械及工程．E-mail：lichunusst@163．com592上海理工大学学报2013年第35卷因此，对其基础结构形式及其特点的研究自然成为Xv筹～dS+MgR(4)海上风力机设计的重要组成部分．海上风力机支撑结构不仅承受来自风轮的风载荷及基础的水动力载式中，P，N和S为静水压力、表面外法线方向向量荷，且还通过基础与土壤的作用将载荷传递至海床，和湿表面面积；为波浪频率；l0，，l为水密度和法其间存在的相互作用和影响，增加了设计和分析的向方向向量；q，qo为人射波势和绕射波势；WL为难度．正是由于支撑结构对海上风力机安全

8、运行的水线面；，S。为相对波表面和结构湿表面；为波重要性，海上风力机支撑结构研究引起国内外学者浪势函数；t为运动时间；X为运动位移；V为拉普的广泛重视．Bush等l5]采用非线性弹簧模型模拟了拉斯算子；n为曲面法线方向向量；M，R为结构质土壤对单桩式基础侧向约束的影响，结果表明分布量和结构