海上风力机

摘要： 为探究极端环境下地震诱导大型单桩式近海风力机的非线性结构动力特性,以DTU 10 MW风力机为研究对象,构建地震-湍流风-波浪多物理场模型,研究其动力响应特性,根据混沌理论,采用相空间重构法和最大Lyapunov指数法,从定性和定量角度分析了单桩式近海风力机动力响应的混沌特性。结果表明:地震与环境载荷联合作用下,塔底位移最大值相比仅有环境载荷时明显增大,地震载荷主要影响塔架中部及底部动力响应,其诱导塔顶振动幅值较小;随地震强度的增加,塔顶流向及侧向加速度响应最大Lyapunov指数变大,混沌特性增强,塔顶稳定性减弱。

摘要： 为研究地震载荷对15 MW海上风力机动态响应的影响,基于模态加速度法计算了15 MW海上风力机在风-浪-震耦合工况下的支撑结构载荷、塔顶加速度和气动性能,并与无地震工况下的计算结果进行比较。结果表明:地震载荷对侧向剪切力和横摇弯矩影响显著,而纵向剪切力及俯仰弯矩主要受到湍流风作用;地震发生后塔顶最大加速度增幅可达441%,风轮气动推力和扭矩均发生大幅振荡,发电机功率在短时间内波动剧烈程度增大一倍左右;在风电并网的相关研究中,应当考虑由地震载荷引起的短时功率波动对电网的冲击作用。

摘要： 利用耦合线性弹簧模型模拟桩基础和土体之间的相互作用,基于海上风力机整体结构耦合运动模型开发了可考虑土-结构相互作用的固定式海上风力机结构振动控制程序。选取5-MW单桩基础海上风力机为研究对象,基于不同边界条件样本风机动力反应特性完成了机舱位置调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)参数设计;基于海上风力机结构时频域响应变化规律及控制率揭示了TMD的减振机理及土-结构相互作用对于减振效果的影响。通过对比得出:考虑土-结构相互作用对海上风力机结构调谐质量阻尼器设计至关重要。

摘要： 采用Fluent和FENSAP-ICE相结合的方法对寒区海上风力机叶片结冰开展数值模拟,选取液态水含量作为敏感参数,分析了液态水含量的变化对叶片结冰厚度、结冰量和结冰外形的影响。结果表明,液态水含量在0.05~0.25 g·m^(-3)范围内,随着液态水含量的增加,叶片表面的结冰量和结冰厚度逐渐增加;液态水含量并不影响叶片表面的结冰类型和结冰生长趋势;冰与叶片的吸附面也不随液态水含量变化而发生改变。

摘要： 概念性地设计了一种新型半潜式海上风力机基础,确定了结构的型式和尺寸,对风浪联合作用下不同工况的风力机基础稳性进行了校核。考虑黏性阻尼和二阶波浪力的作用,计算分析了风力机基础的水动力系数、幅频运动以及动力响应特性。结果表明,经过改进的新型风力机基础具有良好的稳性和水动力性能,特别是在垂荡性能上有大幅的提升。波浪入射角度对垂荡的影响不大,但对其他自由度RAOs影响较大。垂荡、横摇和纵摇RAOs均存在一个主峰值和次峰值,但峰值周期均远离波能集中区。此外还发现,不同工况下风浪入射角对风机系统的动力响应和系泊力均有较大影响,相对于工作工况,极端工况下所受风荷载较小,但是系泊力更大。

摘要： 海上风力机是未来风电产业发展的技术制高点,而复杂海洋环境下风力机基础的波浪荷载精确计算尤为重要。为揭示风、浪、流复合流场对风力机基础结构的作用机理,以东海兴化湾6 MW大型海上风力机基础为背景,采用Fluent仿真平台构建数值波浪水池。首先改进传统风-浪复合造波法自由液面处风与水质点速度方向的一致性,其次对复合场中波浪的时空演变规律进行描述;在此基础上,进一步研究各工况中基础柱整体波浪荷载的复合特性,引入并确定极值荷载的复合系数;最后分析风力机基础波浪荷载沿水深与周向分布特性。结果表明:本文提出的改进边界风-浪复合造波法具有良好的稳定性和有效性;风、流与浪之间的复合作用总体对波浪荷载呈现放大效应,其中风-浪-流三场复合的放大效应最大达135%;基础波浪荷载沿水深呈指数型递减,并在波峰出现“加速度对流”现象。

摘要： 为研究大型海上风力机在地震、湍流风、波浪及海流等复杂环境载荷作用下的动力学响应,建立了考虑多环境载荷和土-构耦合效应的精细支撑结构有限元模型,并基于模态法验证了有限元模型的精度和考虑土-构耦合效应的必要性,同时研究了大型风力机的结构响应。结果表明:结构的动力特性受土-构耦合效应影响显著;在地震载荷作用下,结构多个自由度响应激增;由于湍流风、波浪及海流载荷作用,导致支撑结构受外载荷形成阻尼效应影响更为显著;在研究地震动力学响应时,湍流风载荷、浪流载荷不可忽略。

摘要： 我国东南沿海台风频发,严重威胁着海上风力机的结构安全。台风诱发的强风和巨浪,可能对风力机的控制和供电系统造成损害,导致风力机偏航系统失效。风力机因无法实现实时对风而载荷骤增,从而造成风力机破坏甚至倒塌。为研究海上风力机在偏航失效工况下的响应特性,以5 MW导管架式海上风力机为研究对象,计算了偏航失效时不同停机位置下风力机结构的动力响应,同时分析了风力机叶片、塔筒及下部结构响应随偏航角的变化规律以及停机位置对响应结果的影响。研究表明:偏航失效时,偏航角的大小和叶片停机位置对风力机结构响应影响显著;部分偏航角下风力机叶片甚至出现气弹失稳现象;综合整个偏航范围来看,采用空转策略或者叶片方位角处于90°停机位置的停摆策略时,风力机结构各部分响应值相对较小,应对偏航失效最为有利。

摘要： 海上风能的蓬勃发展及航线密集增大了船舶与风力机的碰撞机率。基于非线性动力学理论,提出泡沫铝夹芯板结构防护装置的概念设计,为验证所提设计防护性能的优劣采用Ls-Dyna模拟3000 t船舶与5 MW单立柱三桩基础海上风力机碰撞过程,在不同船舶速度下对比分析相同厚度不同层数夹芯板防护装置结构抗撞性能。结果表明:厚度相同时,5层防护结构对提高海上风力机安全性具有显著效果,可有效抑制风力机塔顶动力响应;5层抗撞性能优于3和4层结构;船速分别为0.5 m/s、1 m/s及2 m/s时,防护装置初始动能吸收比分别为76.9%、79.7%及78.5%,5层结构的吸能比最高;随船速增加,塔架受到损伤程度加剧,其吸收能量增幅小于初始能量增幅;三种速度下,塔顶最大位移分别为80.8 mm、169.7 mm、375.5 mm,塔顶位移响应与船舶动能变化趋势一致;随初始动能增长,防护装置最大撞深呈线性增长趋势,其增长幅度小于初始动能增长幅度,且随泡沫铝夹芯板层数增加撞深增幅降低。

摘要： 海上风力发电机组的支撑结构除承受风载荷作用外,还受到海浪冲击载荷的影响.针对海上风力机基础,从安装方式、结构特点、受力情况和施工方法等方面进行分类比较,确定单桩式基础的优越性并开展研究.通过3D简化建模,利用ANSYS进行两相流模拟计算,得到单桩基础受海流影响的方式及大小,并结合流固耦合对单桩基础进行瞬态动力分析.对单桩基础所受等效应力及等效位移的分析结果可作为海上风力机基础的重要设计依据.

摘要： 在复杂的海洋环境中,海上风力机Spar基础及其系泊系统的耦合作用会受到风浪流载荷的影响,并且会面对极端海况的影响.选取我国南海某海域百年一遇的极端天气对某Spar型浮式基础及其系泊系统应用AQWA进行了时域非线性计算,分析了在不同的环境载荷的作用下Spar基础的运动特性和系泊缆索受力的情况,并且参照相关标准对基础的系泊系统做了安全性评估,可以给海上风机系泊缆索布置提供一定的参考价值.

摘要： 近海与海上风力机是目前风力机的发展方向,与陆地风力机研制的一个最大不同点在于基础即支撑系统的研制,本文将就此进行阐述.

摘要： 针对海上风力机塔柱支撑结构受到土基、海洋流体作用的复杂特点,开展多介质耦合条件下塔柱支撑结构动力特性研究.在考虑流固耦合基础上,进一步考虑海床土基弹性条件对塔柱结构动力特性的影响,给出了水流、土基与塔柱结构三合一综合动力特性分析结果,取得了相应变化规律.在此基础上,通过风水弹性多相似模型,研究了海上风力机振动响应特性.结果显示,在强台风和旋流等特殊作用下工况下,风力机塔架支撑结构振动量将显著增大,对结构安全造成严重危害.研究结果对海上风电场塔架支撑结构的抗振设计提供了参考依据.

摘要： 本发明涉及海上风力发电技术领域，尤其涉及一种海上风力机桩基减震结构，包括桩体以及设置在所述桩体上的第一减震组件；所述第一减震组件包括第一环形吸能筒、第二环形吸能筒、第三环形吸能筒和消能套，所述第三环形吸能筒的圆周内壁与所述桩体滑动配合；所述第一环形吸能筒、第二环形吸能筒和第三环形吸能筒的内腔均设有减震介质；所述消能套的圆周内壁与所述第三锁孔锁接，所述消能套的圆周外壁设有消能叶片。本发明提供的海上风力机桩基减震结构利用三级环形吸能筒对海流的冲击力进行逐级消耗，有效的减少了洋流对基桩的冲击效果，能够满足不同深度海上基桩的安全性要求，减低桩基产生的摇摆，避免海上风力发电机组造成的损坏。

摘要： 本公开是关于一种海上风力机的安全监测系统及海上风力机的安全监测方法。所述种海上风力机的安全监测系统包括：数据采集终端、数据处理终端，所述数据采集终端包括：第一声波传感器、第二声波传感器、数据传输模块；所述数据处理终端包括数据收集模块和安全监测模块。本发明的海上风力机安全监测系统实现了基于声学特征的海上风力机的实时安全状态监测，提升了安全性和监测稳定性。

摘要： 本发明涉及一种大型海上风力机叶尖尾缘融合分形孔翼结构及风力机，其中分形孔翼结构包括叶片主体和分形孔翼段，所述分形孔翼段连接于叶片主体的叶尖末端，所述分形孔翼段的翼型与叶片主体的叶尖末端的翼型相同，所述分形孔翼段的尾缘处开设有分形孔，所述分形孔贯穿分形孔翼段的压力面和吸力面设置。与现有技术相比，本发明叶尖尾缘融合翼段布置了具有自相似性的分形孔，采用被动调节的方式有效减少了海上大型风力机在高风速运行工况下吸力面出现的流动分离现象，抑制了失速的产生，减少了叶片振动及运行不稳定，提高了风力机的使用寿命，相对于主动失速调节更加节省成本。

摘要： 本发明涉及一种大型海上风力机叶尖融合小翼及风力机，其中小翼与风力机的叶片叶尖部分的翼型相同并光滑过渡，小翼朝向叶片吸力面弯曲，且小翼的弯曲倾斜角度为50°～60°。与现有技术相比，本发明在深远海风力机受到海洋环境的影响产生艏摇、纵摇、纵荡等运动条件下，能够有效减小叶尖涡对叶尖部分功率的降低，同时叶尖小翼具有良好的气动性能，能够提高风力机叶片的转矩。显著提高风力机总输出功率。

摘要： 本发明提供一种海上风力机，包括海上风力机塔筒、机舱和吸声覆层，海上风力机塔筒部分置于海平面的下部，吸声覆层包覆在置于海平面的下部的海上风力机塔筒的外周，且吸声覆层能够吸取海上风力机塔筒向海水中传播的噪声。通过设置吸声覆层，可降低海上风力机对向水中传播的噪声起到吸收作用，从而减小进入水中的噪声能量，降低水中噪声幅值的目的。

摘要： 本发明公开了一种海上风力机多方位避险防撞减损装置，包括：椭圆形防护层结构及套接设置于所述椭圆形防护层结构内的环状橡胶软垫，环状橡胶软垫与椭圆形防护层结构之间设置有外壳，所述外壳固接于所述椭圆形防护层结构上；椭圆形防护层结构一端面上设置有多个探测器，环状橡胶软垫一端设置有延伸出椭圆形防护层结构远离探测器一端面的延伸段，所述延伸段匹配有驱动件。根据本发明，具有优良的防撞减损效果，避免发生正向碰撞，同时降低侧向碰撞的危害，提高防撞装置的防护性能。

摘要： 本发明涉及海上风力发电技术领域，尤其涉及一种海上风力机桩基减震结构，包括桩体以及设置在所述桩体上的第一减震组件；所述第一减震组件包括第一环形吸能筒、第二环形吸能筒、第三环形吸能筒和消能套，所述第三环形吸能筒的圆周内壁与所述桩体滑动配合；所述第一环形吸能筒、第二环形吸能筒和第三环形吸能筒的内腔均设有减震介质；所述消能套的圆周内壁与所述第三锁孔锁接，所述消能套的圆周外壁设有消能叶片。本发明提供的海上风力机桩基减震结构利用三级环形吸能筒对海流的冲击力进行逐级消耗，有效的减少了洋流对基桩的冲击效果，能够满足不同深度海上基桩的安全性要求，减低桩基产生的摇摆，避免海上风力发电机组造成的损坏。

摘要： 本发明提供一种无系泊系统的漂浮式海上风力机装置及其运行方法，该风力机装置包括漂浮式平台，漂浮式平台上设有塔筒和风力机叶片，所述漂浮式平台底部设置若干漂浮式支腿，漂浮式支腿上设有风力机稳定装置，风力稳定装置包括与漂浮式支腿连接的y向稳定杆和x向稳定杆。该装置及运行方法取消系泊系统，可布置在深远海域中。通过风力机稳定装置、偏航尾翼和主动偏航控制系统来确保风力机始终正对前方来流，进而最大限度利用来流风的能量，依靠风力机定位及螺旋桨动力系统确保风力机始终运行在指定的运行发电海域。

摘要： 本实用新型涉及一种大型海上风力机叶尖尾缘融合分形孔翼结构及风力机，其中分形孔翼结构包括叶片主体和分形孔翼段，所述分形孔翼段连接于叶片主体的叶尖末端，所述分形孔翼段的翼型与叶片主体的叶尖末端的翼型相同，所述分形孔翼段的尾缘处开设有分形孔，所述分形孔贯穿分形孔翼段的压力面和吸力面设置。与现有技术相比，本实用新型叶尖尾缘融合翼段布置了具有自相似性的分形孔，采用被动调节的方式有效减少了海上大型风力机在高风速运行工况下吸力面出现的流动分离现象，抑制了失速的产生，减少了叶片振动及运行不稳定，提高了风力机的使用寿命，相对于主动失速调节更加节省成本。

摘要： 本实用新型涉及一种大型海上风力机叶尖融合小翼及风力机，其中小翼与风力机的叶片叶尖部分的翼型相同并光滑过渡，小翼朝向叶片吸力面弯曲，且小翼的弯曲倾斜角度为50°～60°。与现有技术相比，本实用新型在深远海风力机受到海洋环境的影响产生艏摇、纵摇、纵荡等运动条件下，能够有效减小叶尖涡对叶尖部分功率的降低，同时叶尖小翼具有良好的气动性能，能够提高风力机叶片的转矩。显著提高风力机总输出功率。