采用多體動力學方法研究了H型浮式垂直軸風力機的動力特性。將風力機葉片和塔柱處理為柔性體,浮式基礎處理為剛性體,考慮柔性體的非線性變形,由拉格朗日第二類方程建立了浮式風力機系統(tǒng)的非線性剛—柔耦合多體動力學方程。系統(tǒng)載荷包括浮式基礎受的波浪力、風機葉片旋轉時受到的氣動載荷、塔柱受到的風壓載荷、系泊力以及系統(tǒng)阻尼力。編制了模擬系統(tǒng)響應的數(shù)值計算程序,該程序可以考慮浮式風力機系統(tǒng)的剛—柔耦合和氣動力—水動力耦合效應。以5 MW風力機為例,計算了葉片的固有頻率;分析轉速對葉片固有頻率的影響;計算風、浪聯(lián)合作用下浮式風力機系統(tǒng)的動力響應。結果表明,隨著風機轉速的增加,葉片切向固有頻率增加、法向固有頻率減小;在風、浪聯(lián)合作用下,浮式基礎運動以波浪頻率為主,氣動載荷貢獻較小。

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【文章目錄】：
1 風力機系統(tǒng)剛—柔耦合動力學模型
    1.1 系統(tǒng)坐標系及空間位置關系
    1.2 風力機系統(tǒng)動能和勢能
    1.3 柔性結構模態(tài)
    1.4 耦合動力學方程
2 風力機系統(tǒng)主動力分析
    2.1 浮式基礎水動力
    2.2 浮式基礎回復力
    2.3 塔柱所受風壓載荷
    2.4 氣動載荷
3 數(shù)值仿真與結果分析
    3.1 浮式風力機系統(tǒng)參數(shù)
    3.2 風力機葉片自由振動分析
    3.3 浮式基礎在風浪作用下的運動分析
4 結語



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