针对海上浮式风机复杂的受荷环境,特别是持续、周期性的海浪作用带来的疲劳损伤隐患,对其在波浪耦合作用下的疲劳性能展开了研究,给出了一种浮式风机长期视角下的疲劳损伤评估方法。以Spar型海上浮式风机为对象,基于拉格朗日方程建立了...针对海上浮式风机复杂的受荷环境,特别是持续、周期性的海浪作用带来的疲劳损伤隐患,对其在波浪耦合作用下的疲劳性能展开了研究,给出了一种浮式风机长期视角下的疲劳损伤评估方法。以Spar型海上浮式风机为对象,基于拉格朗日方程建立了其8-DOF(dgree of freedom)的波浪耦合作用非线性模型,并验证了所建模型的准确性,随后在所建模型基础上根据所提方法对其疲劳性能进行了探讨。结果表明,浮式风机的疲劳损伤与波浪载荷特性关系很大,不同工况下表现出不同的损伤性能,由于海况条件的随机性,仅按传统方法对风机进行疲劳估计不足以准确了解其疲劳性能,还需进行长期视角下的疲劳分析。而且风机塔架根部疲劳损伤的峰值出现在塔架自振周期附近,而长期疲劳损伤的峰值则出现在海域高概率海况周期范围,因此应尽量使风机的自振周期避开其峰值周期,从而避免风机损伤的高位叠加,减小疲劳损伤。分析还表明了所提基于蒙特卡洛法的浮式风机长期疲劳计算方法的有效性,精度高且耗时少,提出的改进算法能使输出结果波动变小、稳定性增强,结果也更为精确。展开更多
考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine,FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈,在频域上有时表现为激励频率,且随激励频率的变化而变化,在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对其进行振动控制时出现频率失调...考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine,FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈,在频域上有时表现为激励频率,且随激励频率的变化而变化,在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对其进行振动控制时出现频率失调和效果不佳等现象,该研究设计并提出了一种带碰撞的磁流变弹性体变刚度调谐质量阻尼器(magnetorheological elastomer-pounding tuned mass damper,MRE-PTMD)对FOWT实施半主动控制。在该控制装置中,利用MRE的刚度可调特性,通过半主动控制技术实现阻尼器频率的实时调节,保持对FOWT的最优控制,同时引入限位挡板对MRE材料加以保护并实现碰撞耗能。以驳船型FOWT为例,建立了包含控制装置的17自由度动力方程,对其在风浪联合作用下的减振性能及参数影响进行了研究,并与传统TMD进行了对比。结果表明,所提控制装置能通过对结构响应的实时追踪适时调节阻尼器的控制参数,相比传统TMD有更佳的减振性能和适应性。参数分析表明,增大阻尼器质量比是提升MRE-PTMD工作性能的有效途径,通过对阻尼器质量比及碰撞参数的合理设计可在不过多影响减振效果的情况下实现对MRE的保护及控制装置小型化。展开更多
文摘针对海上浮式风机复杂的受荷环境,特别是持续、周期性的海浪作用带来的疲劳损伤隐患,对其在波浪耦合作用下的疲劳性能展开了研究,给出了一种浮式风机长期视角下的疲劳损伤评估方法。以Spar型海上浮式风机为对象,基于拉格朗日方程建立了其8-DOF(dgree of freedom)的波浪耦合作用非线性模型,并验证了所建模型的准确性,随后在所建模型基础上根据所提方法对其疲劳性能进行了探讨。结果表明,浮式风机的疲劳损伤与波浪载荷特性关系很大,不同工况下表现出不同的损伤性能,由于海况条件的随机性,仅按传统方法对风机进行疲劳估计不足以准确了解其疲劳性能,还需进行长期视角下的疲劳分析。而且风机塔架根部疲劳损伤的峰值出现在塔架自振周期附近,而长期疲劳损伤的峰值则出现在海域高概率海况周期范围,因此应尽量使风机的自振周期避开其峰值周期,从而避免风机损伤的高位叠加,减小疲劳损伤。分析还表明了所提基于蒙特卡洛法的浮式风机长期疲劳计算方法的有效性,精度高且耗时少,提出的改进算法能使输出结果波动变小、稳定性增强,结果也更为精确。
文摘考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine,FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈,在频域上有时表现为激励频率,且随激励频率的变化而变化,在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对其进行振动控制时出现频率失调和效果不佳等现象,该研究设计并提出了一种带碰撞的磁流变弹性体变刚度调谐质量阻尼器(magnetorheological elastomer-pounding tuned mass damper,MRE-PTMD)对FOWT实施半主动控制。在该控制装置中,利用MRE的刚度可调特性,通过半主动控制技术实现阻尼器频率的实时调节,保持对FOWT的最优控制,同时引入限位挡板对MRE材料加以保护并实现碰撞耗能。以驳船型FOWT为例,建立了包含控制装置的17自由度动力方程,对其在风浪联合作用下的减振性能及参数影响进行了研究,并与传统TMD进行了对比。结果表明,所提控制装置能通过对结构响应的实时追踪适时调节阻尼器的控制参数,相比传统TMD有更佳的减振性能和适应性。参数分析表明,增大阻尼器质量比是提升MRE-PTMD工作性能的有效途径,通过对阻尼器质量比及碰撞参数的合理设计可在不过多影响减振效果的情况下实现对MRE的保护及控制装置小型化。
