海上風電機組支撐系統(tǒng)設計中的關鍵技術問題研究

【摘要】：近些年,隨著能源需求的增長,陸上風電開發(fā)的日趨飽和,人們越來越多的把目光投向海上風 電。造價的昂貴,施工、維護的不便,使得海上風電機組的經(jīng)濟性、安全性與穩(wěn)定性成為當今研究 的熱點,海上風電機組的支撐結構設計問題則不可避免的成為國內(nèi)外研究機構開發(fā)海上風電所須解 決的首要問題之一。本文在缺乏相關設計規(guī)范的情況下,根據(jù)國內(nèi)外研究成果,對海上風電機組支 撐結構型式、經(jīng)濟性、適用性等方面進行分析,并根據(jù)我國今后一段時間內(nèi)擬開發(fā)海域的海洋水文 條件,對適用于20-50m水深的海上風電機組導管架式支撐結構設計中的關鍵技術問題進行研究。在 此過程中參考了成熟的海上石油平臺的設計方法,從海洋工程的角度,考慮海洋水文、地質(zhì)等因素 的影響,對機組支撐結構進行全面分析。首先,對支撐結構型式進行了選型設計。與此同時,對機組各工況分析,計算出支撐結構頂部 法蘭處的載荷,考慮了波、流、海生物附著等環(huán)境載荷的影響,合理的組合出適用于海上風電機組 支撐結構設計的載荷工況。其次,參考海上石油平臺的設計方法,運用海洋工程軟件SACS,對導管架式支撐結構進行建 模,并對泥面下部樁體進行定義,使用P-Y曲線法,對樁體與土壤的耦合問題進行等效處理,把非 線性問題轉化為線性問題,以便對結構進行力學分析。最后,參照美國石油協(xié)會(API)對海上結構的規(guī)范,對導管架式支撐結構進行靜強度、屈曲、 穩(wěn)定性等方面的校核,以及支撐結構整體的模態(tài)、地震響應的求解分析,根據(jù)計算結果,對比API 規(guī)范,優(yōu)化結構,最終得到滿足設計要求的海上風電機組支撐結構。本文從海洋工程結構設計角度出發(fā),對海上風電機組支撐結構設計中的載荷組合方式,力學分 析前的樁-土耦合問題處理,以及如何根據(jù)力學分析結果快速、準確的進行優(yōu)化等關鍵技術問題進行 了研究。對后期海上風電機組支撐結構設計,有一定的參考價值。 【關鍵詞】：海上風電 支撐系統(tǒng)設計 導管架 力學分析
【學位授予單位】：新疆農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-14
• 1.1 選題意義7-8
• 1.2 海上風電及機組支撐系統(tǒng)研究現(xiàn)狀8-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 海上風電機組支撐系統(tǒng)選型設計14-20
• 2.1 海上風電機組支撐系統(tǒng)結構型式分析14-18
• 2.2 支撐系統(tǒng)結構型式選取18-19
• 2.3 本章小結19-20
• 第3章 海上風電機組載荷計算與分析20-32
• 3.1 機組上部結構載荷計算20-24
• 3.2 海洋水文及環(huán)境載荷24-27
• 3.3 土壤地質(zhì)數(shù)據(jù)分析27-29
• 3.4 機組載荷工況確定29-30
• 3.5 本章小結30-32
• 第4章 導管架型式支撐系統(tǒng)靜強度分析32-52
• 4.1 樁-土耦合問題處理34-37
• 4.2 支撐結構桿件強度計算與校核37-43
• 4.3 支撐結構節(jié)點校核43-48
• 4.4 導管架式支撐結構樁體承載能力校核48-50
• 4.5 本章小結50-52
• 第5章 導管架型式支撐系統(tǒng)動力學分析52-62
• 5.1 導管架式支撐系統(tǒng)模態(tài)分析52-55
• 5.2 導管架式支撐系統(tǒng)地震響應分析55-61
• 5.3 本章小結61-62
• 第6章 結論與展望62-64
• 6.1 結論62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻64-66
• 致謝66-67
• 作者簡介67

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