為分析風(fēng)-震共同作用下風(fēng)力機塔架的動力響應(yīng),基于Wolf方法建立了土-構(gòu)耦合模型,通過開源軟件Fast預(yù)留數(shù)據(jù)接口開發(fā)了地震載荷模塊,研究了在不同土質(zhì)下塔架的振動特性和響應(yīng)幅值。結(jié)果表明:地震載荷極大地加劇了塔架振動,尤其是塔架一階固有頻率和二階固有頻率的振動幅值明顯增大;設(shè)防烈度為8度時,塔頂振動的主要激勵為地震載荷,氣動載荷對塔頂振動的影響很小,可忽略不計;由于阻尼和地震反應(yīng)譜特征周期不同,在不同土質(zhì)下塔架的響應(yīng)幅值和振動特性差異較大;與無地震相比,在額定風(fēng)況下硬黏土、巖土和軟土3種不同場地土質(zhì)發(fā)生地震時,塔頂側(cè)向位移分別增大了316%、242%和265%。 

【文章來源】：動力工程學(xué)報. 2018,38(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１風(fēng)力機模型及計算坐標(biāo)系Ｆｉｇ．１Ｍｏｄｅｌａｎｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ

＝Ｋｙ＝８ＧｓＲｓ２－μｓ，Ｋｚ＝４ＧｓＲｓ１－μｓ（１）Ｃｘ＝Ｃｙ＝４．６Ｒ２ｓ２－μｓＧｓ槡ρｓ，Ｃｚ＝３．４Ｒ２ｓ１－μｓＧｓ槡ρｓ（２）式中：Ｋｘ和Ｋｙ分別為縱向和橫向的剛度；Ｋｚ為垂向的剛度；Ｃｘ和Ｃｙ分別為縱向和橫向的阻尼；Ｃｚ為垂向的阻尼；Ｇｓ、μｓ和ρｓ分別為土體的切變模量、泊松比和密度；Ｒｓ為基礎(chǔ)平臺的半徑。圖２ＳＳＩ模型Ｆｉｇ．２ＳＳＩｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｐｌａｔｆｏｒｍ１．４仿真流程風(fēng)場仿真軟件、地震和動力學(xué)模擬軟件均采用ＮＲＥＬ的計算機輔助設(shè)計包軟件�；陲L(fēng)力機多體動力學(xué)仿真開源軟件Ｆａｓｔ，通過子模塊Ｔｕｒｂ－Ｓｉｍ、ＡｅｒｏＤｙｎ和Ｓｅｓｉｍｉｃ建立風(fēng)力機地震動力學(xué)仿真模型，具體步驟如圖３所示。２塔架外部激勵２．１氣動載荷在ｙ″和ｚ″方向上風(fēng)場設(shè)計計算各有１１個網(wǎng)格點，風(fēng)場示意圖如圖４所示。額定風(fēng)速為１１．４ｍ／ｓ，極限風(fēng)速為２５ｍ／ｓ（切出風(fēng)速），通過ＴｕｒｂＳｉｍ［１８］模擬風(fēng)力機的運行環(huán)境。通過經(jīng)典ＶｏｎＫａｒｍａｎ湍流風(fēng)譜模型對功率譜進行逆快速傅里葉變換，繼而得到風(fēng)速的波動。ＶｏｎＫａｒｍａｎ湍流風(fēng)譜模型定義為［１９］：Ｓｕ（ｆ）＝４σ２Ｌ／珔ｕｈｕｂ１＋７１（ｆＬ／珔ｕｈｕｂ）［］２５／６（３）圖３地震動力學(xué)仿真流程Ｆｉｇ．３Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏ

向的阻尼；Ｃｚ為垂向的阻尼；Ｇｓ、μｓ和ρｓ分別為土體的切變模量、泊松比和密度；Ｒｓ為基礎(chǔ)平臺的半徑。圖２ＳＳＩ模型Ｆｉｇ．２ＳＳＩｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｐｌａｔｆｏｒｍ１．４仿真流程風(fēng)場仿真軟件、地震和動力學(xué)模擬軟件均采用ＮＲＥＬ的計算機輔助設(shè)計包軟件。基于風(fēng)力機多體動力學(xué)仿真開源軟件Ｆａｓｔ，通過子模塊Ｔｕｒｂ－Ｓｉｍ、ＡｅｒｏＤｙｎ和Ｓｅｓｉｍｉｃ建立風(fēng)力機地震動力學(xué)仿真模型，具體步驟如圖３所示。２塔架外部激勵２．１氣動載荷在ｙ″和ｚ″方向上風(fēng)場設(shè)計計算各有１１個網(wǎng)格點，風(fēng)場示意圖如圖４所示。額定風(fēng)速為１１．４ｍ／ｓ，極限風(fēng)速為２５ｍ／ｓ（切出風(fēng)速），通過ＴｕｒｂＳｉｍ［１８］模擬風(fēng)力機的運行環(huán)境。通過經(jīng)典ＶｏｎＫａｒｍａｎ湍流風(fēng)譜模型對功率譜進行逆快速傅里葉變換，繼而得到風(fēng)速的波動。ＶｏｎＫａｒｍａｎ湍流風(fēng)譜模型定義為［１９］：Ｓｕ（ｆ）＝４σ２Ｌ／珔ｕｈｕｂ１＋７１（ｆＬ／珔ｕｈｕｂ）［］２５／６（３）圖３地震動力學(xué)仿真流程Ｆｉｇ．３Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｅｉｓｍｉｃｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ圖４風(fēng)場計算區(qū)域及網(wǎng)格分布Ｆｉｇ．４ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎａｎｄｇｒｉｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｉｎｄｆｉｅｌｄＳｖ，ｗ（ｆ）＝２σ２Ｌ／珔ｕｈｕｂ１＋１８９（ｆＬ／珔ｕｈｕｂ）［］２１＋７１（ｆＬ／珔ｕｈｕｂ）［］２１


本文編號：3124497