【摘要】：海面寬廣,障礙物少,風(fēng)力大,有利于海上風(fēng)力發(fā)電。海上風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期遭受風(fēng)、波浪、流、海冰等載荷的作用,容易發(fā)生疲勞破壞。高緯度海域冬季結(jié)冰,如渤海,波羅的海,此類海域海上風(fēng)機(jī)冬季遭受冰載荷的作用,需考慮冰載荷對(duì)海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的影響。本文針對(duì)我國(guó)渤海海域的海上風(fēng)機(jī),分別建立風(fēng)冰聯(lián)合作用下海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)時(shí)域與頻域疲勞評(píng)估方法。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)目前渤海遼東灣海冰與風(fēng)的資料進(jìn)行整理分析,總結(jié)出冰區(qū)環(huán)境參數(shù)。海冰參數(shù)主要考慮冰速、冰厚、冰漂移方向以及冰壓縮強(qiáng)度。風(fēng)參數(shù)主要考慮風(fēng)速。假設(shè)風(fēng)速與冰速相互獨(dú)立,風(fēng)向與海冰漂移方向相同,冰參數(shù)之間相互獨(dú)立,得到了風(fēng)冰聯(lián)合概率密度函數(shù),并建立了疲勞工況。(2)以單樁海上風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,進(jìn)行風(fēng)冰聯(lián)合作用下海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)域疲勞分析。由FAST軟件計(jì)算間歇擠壓、頻率鎖定擠壓、連續(xù)擠壓三種不同冰失效模式冰載荷,FAST計(jì)算風(fēng)載荷。分別計(jì)算風(fēng)機(jī)在風(fēng)、冰載荷單獨(dú)與聯(lián)合作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng),并通過雨流計(jì)數(shù)法,計(jì)算結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。研究了不同冰失效模式對(duì)海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)疲勞損傷的貢獻(xiàn)。(3)連續(xù)擠壓冰載荷存在冰力譜,且連續(xù)擠壓工況遠(yuǎn)多于間歇擠壓與頻率鎖定擠壓工況,風(fēng)速也存在風(fēng)速譜,因此可采用疲勞損傷組合與譜分析的方法進(jìn)行疲勞評(píng)估。以全時(shí)域計(jì)算結(jié)果為準(zhǔn),對(duì)Tempel、DNV、Huang-Moan、Ma-Han疲勞損傷組合方法計(jì)算結(jié)果比較分析。頻域內(nèi),使用線性系統(tǒng)在多載荷輸入情況下最大主應(yīng)力線性化理論,建立風(fēng)冰載荷聯(lián)合作用下海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)疲勞譜分析方法。以單樁和三樁海上風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,驗(yàn)證疲勞損傷組合方法與譜分析方法對(duì)不同支撐結(jié)構(gòu)形式海上風(fēng)機(jī)的適用性與準(zhǔn)確性。
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論景及意義業(yè)革命以來，能源為生產(chǎn)力的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力，人類的發(fā)展已經(jīng)的支持。能源的大量使用(特別是化石能源)對(duì)環(huán)境造成了巨大的壓力。從狀來看，，風(fēng)力發(fā)電無疑是最具有發(fā)展?jié)摿Φ男履茉粗�。風(fēng)力發(fā)電對(duì)環(huán)，基本不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，屬于清潔可再生能源。有著漫長(zhǎng)的海岸線，近海風(fēng)力資源豐富。周榮衛(wèi)等利用數(shù)值模擬的方法資源狀況進(jìn)行了數(shù)值模擬[1]。如圖 1 所示，我國(guó)近海風(fēng)能資源最豐富的峽，而后逐漸向兩側(cè)遞減。東海沿岸以及黃海中部、渤海遼東灣也有較資源。

建造地址為北海的 BARD Offshore 1 風(fēng)電場(chǎng)于 2013 年 8 月正式啟用。該風(fēng)電場(chǎng)擁有 80 臺(tái)風(fēng)機(jī)，發(fā)電能力為 400MW。Greater Gabard 風(fēng)電場(chǎng)建在英國(guó)薩�？艘詵|23公里近海。該風(fēng)電場(chǎng)擁有140臺(tái)3.6MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)。圖1.2(a)、(b)分別為L(zhǎng)ondonArray 風(fēng)電場(chǎng)與 BARD Offshore 1 風(fēng)電場(chǎng)。國(guó)外目前投入或者建設(shè)中的風(fēng)電場(chǎng)如表 1.1所示。(a) LondonArray 風(fēng)電場(chǎng) (b) BARD Offshore 1 風(fēng)電場(chǎng)圖 1.2 國(guó)外海上風(fēng)電場(chǎng)表 1.1 國(guó)外海上風(fēng)電場(chǎng)概況風(fēng)電場(chǎng)名稱 投資方 規(guī)模LondonArrayE.ON、DONG Energy、Masdar、Caisse630MVGwyn y M rRWE Innogy、慕尼黑市政電力公司、西門子576MVGreater Gabbard SSE、RWE 500MVBARD Offshore 1 - 400MV備注：“-”表示缺乏資料。目前國(guó)內(nèi)最大海上風(fēng)電場(chǎng)為江蘇省鹽城市響水縣近海風(fēng)電場(chǎng)。風(fēng)電場(chǎng)中心離岸距離為 10 公里，風(fēng)電場(chǎng)水深在 8-12m。該風(fēng)電場(chǎng)安裝 37 臺(tái) 4.0MV 和 3.0MV 風(fēng)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為 202MV。我國(guó)目前在建或者已經(jīng)投入使用的風(fēng)電場(chǎng)還有南通如東縣潮間帶風(fēng)電場(chǎng)、福建莆田平海灣海上風(fēng)電場(chǎng)、廣東珠海桂山海上風(fēng)電場(chǎng)上海臨港海上風(fēng)電場(chǎng)等。圖 1.3(a)、(b)分別為江蘇如東潮間帶風(fēng)電場(chǎng)與上海東海大橋風(fēng)電場(chǎng)。國(guó)內(nèi)目前投入或者建設(shè)中的風(fēng)電場(chǎng)如表 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK83;P75

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 田茂金;海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析方法研究[D];大連理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2639078