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海冰作用下近海樁柱式風(fēng)力機(jī)動力學(xué)響應(yīng)研究

葉柯華; 李春; 葉舟; 楊陽; 繆維跑 上海理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院/上海市動力工程多相流動與傳熱重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 上海200093

摘要：高緯度低溫海域海平面存在大量運(yùn)動狀態(tài)的海冰,位于此處的近海樁柱式風(fēng)力機(jī)容易受到不規(guī)則的海冰載荷作用,風(fēng)力機(jī)平臺、塔架和葉片等結(jié)構(gòu)部件的動力學(xué)響應(yīng)均受其影響.為定性及定量分析海冰載荷對葉片和塔架的結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)的影響程度,以NREL5 MW近海4樁柱式風(fēng)力機(jī)為研究對象,耦合風(fēng)載荷、波浪載荷及海冰載荷,通過Kane方法建立風(fēng)力機(jī)動力學(xué)模型,其中海冰載荷通過冰力函數(shù)定義.對比分析了在IEC Lock in冰力函數(shù)、Mttnen海冰模型和無海冰作用三種工況下葉片和塔架的結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng),結(jié)果表明：海冰載荷使塔頂位移增加,在Mttnen海冰模型作用下塔頂位移增加了24.1%,在IEC Lock in模型作用下則增加了16%;兩種海冰模型均不同程度地使葉片揮舞振動的頻率增大,其中在Mttnen海冰模型中變化更加劇烈,這極大地增加了葉片的疲勞載荷.

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