台风过境下大型单桩式海上风机结构动力特性研究

摘要

风机大型化是我国海上风电技术发展的重要方向.东南沿海是我国海上风电发展的重要基地,这一区域频繁发生的台风对海上风机的影响不可忽略.台风风场与常规大风风场有不同的湍流特性,同时台风期间较高的风速会引起巨大的台风浪.本文考虑台风经过期间独特的风场及波浪场,开展风浪联合作用对大型单桩海上风机影响的研究.基于DTU 10 MW大型单桩风机,运用一体化分析软件SIMA建立风浪联合作用下大型单桩风机的耦合数值模型,研究台风经过不同阶段大型风力机的动力响应特性.计算结果显示,叶片变桨能有效降低台风经过时风机叶片所受风载荷,变桨状态下单桩风机所受风载荷主要来源于塔筒.在台风经过的不同阶段,大型单桩海上风机结构表现出不同的动力特性.台风全过程塔筒运动均受波浪激发一阶频率控制,塔基上方结构动力载荷以惯性载荷为主,FOVS至FEWS阶段及BOVS阶段至BEWS阶段塔筒运动一阶频率处响应能量增长较小,响应能量向低频及波频转移.塔基下方泥面线处剪力响应受波频控制,弯矩响应受一阶频率控制.