【摘 要】
：
针对一处30 m水深海域风电场提出一种新型海上风电桩筒组合基础结构,并采用ABAQUS有限元软件对此新型基础的地基承载能力进行精细数值模拟.研究结果表明,加入短桩可调整分舱板的受力使分舱板的厚度降低和提高基础的抗倾覆能力,在该工程中可降低法兰处水平度18.75％.通过大量计算后得出该新型基础在多维加载下的地基承载力破坏包络线或面.在实际工程中可根据受力状态与包络线或面的相对位置关系,评估基础的安全性.
【机 构】
：
天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300350;天津大学建筑工程学院,天津 300350;中国民航大学机场学院,天津 300300
论文部分内容阅读
针对一处30 m水深海域风电场提出一种新型海上风电桩筒组合基础结构,并采用ABAQUS有限元软件对此新型基础的地基承载能力进行精细数值模拟.研究结果表明,加入短桩可调整分舱板的受力使分舱板的厚度降低和提高基础的抗倾覆能力,在该工程中可降低法兰处水平度18.75％.通过大量计算后得出该新型基础在多维加载下的地基承载力破坏包络线或面.在实际工程中可根据受力状态与包络线或面的相对位置关系,评估基础的安全性.
其他文献
对直膨式太阳能热泵系统的集热/蒸发器结构进行优化,设计由六边形与四边形单元组合的流道结构,并进行仿真与实验研究.在上海地区,冬季工况下,将水温从10℃加热到50℃,系统COP可达到4.5;夏季工况下,将水温从30℃加热到55℃,系统COP可达到6.60.在此基础上,针对严寒地区冬季运行,研究了与喷气增焓循环耦合的低温型直膨式太阳能热泵系统.在环境温度为-10℃时,系统COP可达到3.79;环境温度为-20℃时,系统COP可达到3.69.依据实验与仿真数据,运用全生命周期经济性分析方法,以当量热价(LCoH
针对兆瓦级风电机组变流器的散热问题,该文通过对变流器中主要热源绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的传热方式进行分析,设计立式水冷板散热装置,建立散热装置的简化模型,并利用有限元法对其进行传热学仿真分析.仿真结果表明:当热源初始温度设定为86.85℃,循环泵在低功耗下运行,此时流体的入口流速在1～2 m/s之间,热源的最高静温度为34.65℃,总体温度下降52.20℃.
浮式平台的横荡运动会影响到风力机相对入流速度以及叶轮-尾流的相互作用,导致浮式风力机的气动特性更为复杂.基于升力面自由尾迹模型,以NREL 5 MW全尺寸浮式风力机作为研究对象,分析在横荡运动下浮式风力机整机性能以及叶片非定常气动特性,并探究其作用机理.研究表明,横荡运行下,远场尾迹对叶片的诱导作用减小,整机的功率及推力略有提升;横荡速度附加在旋转方向上导致功率及推力与横荡运动存在一定的相位差;叶片上切向力及法向力呈现不同的分布,频率为横荡运动的2倍,叶片变形会相应增大,叶尖与塔架碰撞风险增大.
与陆上风电机组不同,海上风电机组承受风载荷以及波浪引起的水动力载荷共同作用.在风浪耦合作用下,海上风电机组基础结构以及各主要结构部件载荷特性更为复杂.为保障海上风电机组的运行结构安全,波浪特性对海上风电机组各主要承载部件载荷的影响应引起重视.该文基于改进的JONSWAP型谱,建立波浪动力学模型,以叶片根部挥舞方向弯矩以及塔筒底部俯仰方向弯矩为例,仿真研究波浪对于风电机组极限与疲劳载荷特性的影响.最后,基于海上风电机组载荷实测与仿真数据,对波浪动力学模型进行验证.
基于风轮面等效风速(REWS),建立考虑风切变影响的发电量评估方法.首先,根据CFD仿真技术建立风电场风切变计算方法,并通过实际风电场案例验证该方法的可靠性;其次,通过风电场案例分析传统发电量评估方法由于未考虑风切变的影响而产生的误差,该误差在湍流强度为0.14时高达4.33％,在湍流强度0.18时高达4.51％,因此在评估过程中不能被忽略.最后,采用REWS定义功率曲线建立新的发电量评估方法.风电场验证结果表明,新方法将风切变引起的发电量误差从4.51％降到了0.62％,具有较高的计算精度.
综合考虑自然风速时空分布以及风剪切、塔影效应的影响,分析叶轮质量不平衡故障对双馈风力发电机组电气特性的影响.首先对故障特性进行理论分析,分别推导得到了考虑风速时空分布前后叶轮质量不平衡故障下转矩和定子电流的解析表达式及其变化特性;然后在Matlab/Simulink平台进行仿真验证.理论和仿真表明,考虑风速时空分布以及风剪切、塔影效应的影响后,叶轮质量不平衡故障将导致定子电流中存在转频及3k(k=1,2,…,n)倍转频的调制频率,但以转频和3倍频波动为主.其中3k倍频是由风速时空分布造成的,其幅值不会随故
为解决风电叶片自动铺层设备位置姿态估计问题,采用位置姿态传感器进行信息融合,提出杂草算法支持的粒子群优化算法(IWO-PSO),该算法以支持向量回归机(SVR)为基础算法并用于SVR参数寻优.首先利用高斯核函数将铺层设备位置姿态进行高维映射;然后利用IWO-PSO增强算法全局搜索能力,通过IWO的入侵特性优化PSO寻找适应度能力,最终获得SVR的最优参数,与同类算法相比算法收敛速度提高20％;实验验证表明该算法可高效快速完成对铺层设备位置姿态的估计,IWO-PSO-SVR算法求出铺层设备逆运动学数值解无需
针对风浪流联合作用下张力腿型浮式风力机筋腱的疲劳问题,提出一种基于S-N曲线与断裂力学的疲劳评估方法.通过对浮式风力机进行时域耦合分析获取张力筋腱应力时程,基于裂纹萌生S-N曲线、线性累计损伤理论评估裂纹萌生阶段寿命,并基于断裂力学Forman公式评估未穿透裂纹扩展、穿透裂纹扩展2阶段寿命.以5 MW Seastars式风力机平台为例,验证了该方法的可行性,并研究了顶张力、风浪夹角对疲劳寿命的影响.计算结果表明:穿透裂纹扩展寿命占总寿命比例极小;总寿命随预张力增大而减小,且对风浪流角度的变化较为敏感.
风电消纳问题一直是能源领域的热点问题,为了解决这个问题,从空间耦合角度分析蓄热电锅炉配合热电联产机组工作的机理;从时间耦合角度分析供热系统时滞性对系统电调度的影响,使热惯性时间尺度与电调度时间尺度形成匹配.该文基于热电耦合特性,明确电、热系统时间匹配关系,建立计及采暖建筑蓄热特性的日前优化调度模型,旨在解决弃风消纳问题.将模型转换为混合整数线性规划(MILP)问题,并使用Matlab OPTI工具包进行求解.最终结果显示弃风得到有效消纳,系统实现了经济运行,验证了日前调度模型的可行性.
以圆柱型单桩基础模型为研究对象,开展单向流和潮汐流作用下的局部冲刷试验,研究不同海洋来流形态下单桩局部冲刷规律及防冲刷护圈的防护效果.结果表明:潮汐流作用下的最大冲刷深度为单向流作用下的60％～80％;防冲刷护圈对单向流和潮汐流均有明显的防护效果,且对潮汐流的防护效果更为明显;护圈安装高度的降低和外径的增大在一定范围内都能提高防冲刷护圈的保护效果.