特定海區(qū)海上風(fēng)電單立柱結(jié)構(gòu)動力耦合特性研究

【摘要】： 當(dāng)今世界,隨著全球人口數(shù)量的膨脹和社會經(jīng)濟的發(fā)展,世界能耗的增長,化石能源日趨匱乏和枯竭,能源開發(fā)導(dǎo)致的環(huán)境污染問題日益突出。因此,改善能源結(jié)構(gòu),利用新能源和可再生能源,已成為世界各國關(guān)注的熱點。風(fēng)能作為一種潔凈無污染的可再生能源,對于改善能源結(jié)構(gòu),保護生態(tài)環(huán)境都有著深遠的意義。從理論上講,地球上1%的風(fēng)能就能滿足全世界的能源需求。風(fēng)力發(fā)電是目前利用風(fēng)能的重要形式,也是多種可再生能源利用技術(shù)中比較成熟的。如今,大型風(fēng)電場正從陸地向海上發(fā)展,因為海洋風(fēng)資源豐富,不占用土地,機位選擇空間大有利于選擇場地,受環(huán)境制約少,且海上風(fēng)速高、湍流強度小、風(fēng)電機組發(fā)電量多、風(fēng)能利用更加充分,其能量收益比沿海風(fēng)資源豐富地區(qū)陸地風(fēng)機高 20%—40%。對于我國來說,擁有東部沿海水深50m以內(nèi)的海域面積遼闊,而且距離電力負荷中心(沿海經(jīng)濟發(fā)達電力緊缺區(qū))很近,隨著海上風(fēng)電場技術(shù)的發(fā)展成熟,風(fēng)電必將會成為我國東部沿海地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要能源來源。但是風(fēng)電機組的基礎(chǔ)被認為是造成海上風(fēng)電成本較高的因素之一,大力發(fā)展比較經(jīng)濟的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為海上風(fēng)電場研究開發(fā)的主要課題。 本論文主要討論了特定海區(qū)1.5MW風(fēng)電單立柱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的動力和靜力特性。首先論述了海上風(fēng)電機組單立柱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是負有動力機械荷載即風(fēng)機的海洋結(jié)構(gòu)物,因為風(fēng)機自身的激勵頻率接近于風(fēng)電結(jié)構(gòu)的自振頻率,所以海上風(fēng)電機組單立柱結(jié)構(gòu)不僅要考慮海洋環(huán)境荷載的影響因素,更重要的是合理計算風(fēng)機的啟動,停轉(zhuǎn),正常運行等工況下所產(chǎn)生的荷載。本文選擇模擬樁-土相互作用良好的SESAM軟件來建立有限元模型,計算結(jié)構(gòu)在極端環(huán)境荷載下的靜強度和屈曲,運用API規(guī)范中的工作應(yīng)力法來校核結(jié)構(gòu)的剛度、強度和穩(wěn)定性。建立動力分析ANSYS有限元模型,利用集中質(zhì)量單元來模擬風(fēng)機和設(shè)備荷載,利用等效樁的處理方法來模擬樁—土相互作用。選擇了Block-Lanczos方法來完成對結(jié)構(gòu)的自振特性分析,驗證是否合理的避開風(fēng)機的共振頻率。最后,對渤海海區(qū)環(huán)境海上風(fēng)電單立柱結(jié)構(gòu)的極端工況和操作工況的動力耦合分析,所得數(shù)據(jù)表明,有海冰參與的環(huán)境荷載比沒有海冰參與的環(huán)境荷載其最大位移和最大等效應(yīng)力有較大的變化,并且在極限風(fēng)荷載情況下風(fēng)機停轉(zhuǎn)時,風(fēng)機仍然對結(jié)構(gòu)的有較大影響。 海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的研究直接影響海上風(fēng)電機組的發(fā)展速度,是一個有著長期價值的研究領(lǐng)域。目前可以通過分析單立柱結(jié)構(gòu)在不同動力荷載作用下的動力響應(yīng)特性和不同動力源的動力耦合特征,提出風(fēng)機荷載是關(guān)鍵的影響因素,要著重進行考慮。該研究不僅為其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)提供了借鑒的價值,而且為海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)的施工和安裝提供更為準確的信息。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 單立柱 有限元 荷載 動力分析
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 緒論11-22
• 0.1 背景11-13
• 0.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀概述13-15
• 0.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 0.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 0.3 海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式概述15-17
• 0.4 國內(nèi)外海洋結(jié)構(gòu)研究的內(nèi)容和方法17-19
• 0.5 本論文的研究意義和價值19-20
• 0.6 本論文的研究內(nèi)容與完成的工作20-22
• 第一章 單立柱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)靜力分析22-34
• 1.1 平臺結(jié)構(gòu)靜強度的意義22
• 1.2 平臺靜力分析荷載計算22-27
• 1.3 結(jié)構(gòu)靜強度分析模型的建立27-29
• 1.4 靜力加載及分析29-34
• 第二章 單立柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析34-40
• 2.1 引言34
• 2.2 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性校核34-36
• 2.3 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析結(jié)果36-39
• 2.4 小結(jié)39-40
• 第三章 動力分析ANSYS 有限元模型40-50
• 3.1 有限元方法的應(yīng)用40-42
• 3.2 結(jié)構(gòu)動力分析有限元模型的建立以及使用單元特性42-47
• 3.3 邊界條件的確定47-48
• 3.4 載荷施加簡化與ANSYS 模型建立48-50
• 第四章 單立柱結(jié)構(gòu)動力特性分析50-56
• 4.1 引言50-51
• 4.2 單立柱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析51-56
• 第五章 單立柱結(jié)構(gòu)動力分析荷載計算56-63
• 5.1 極限狀態(tài)風(fēng)荷載56-58
• 5.2 正常運行風(fēng)機載荷58-59
• 5.3 浪、流荷載59-60
• 5.4 冰載荷60-63
• 第六章 單立柱結(jié)構(gòu)的動力耦合分析63-73
• 6.1 數(shù)值模型的建立63
• 6.2 極端環(huán)境荷載下的動力耦合工況及結(jié)果63-69
• 6.3 風(fēng)機正常運轉(zhuǎn)下的工況69-72
• 6.4 結(jié)果分析72-73
• 第七章 結(jié)論與展望73-75
• 7.1 結(jié)論73-74
• 7.2 展望74-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-79
• 個人簡歷79
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動力分析    李煒;鄭永明;陸飛;羅金平;姜貞強;郇彩云;

近海樁式風(fēng)機基礎(chǔ)—塔架動載特性與響應(yīng)及樁基優(yōu)化研究    楊鋒

懸吊式TMD對近海風(fēng)機的振動控制研究    崔瓊

導(dǎo)管架式海洋平臺在火災(zāi)作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析    宋雪飛

海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)環(huán)境載荷及響應(yīng)預(yù)報    陳前

近海風(fēng)電基礎(chǔ)流固耦合三維動力響應(yīng)分析    任文淵

海上風(fēng)電大直徑單樁基礎(chǔ)設(shè)計研究    俞益銘

采用導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)的近海風(fēng)力發(fā)電機支撐結(jié)構(gòu)的研究    劉凌飛

1MW變速恒頻風(fēng)力機復(fù)合材料葉片設(shè)計    陳余岳;姚輝;李波;

海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述    戰(zhàn)培國;于虹;侯波;

大型海上風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)    薛清梅;王金柱;

近海風(fēng)電場關(guān)鍵技術(shù)    王志新;王承民;艾芊;蔣傳文;房鑫炎;武黎;

海上桶形基礎(chǔ)采油平臺綜合分析    王靖,許濤

大型水平軸風(fēng)力機動態(tài)分析    鄭黎明,姜桐

CAE技術(shù)回顧與展望    董其伍,劉啟玉,劉敏珊

梭形鋼管格構(gòu)柱彈性屈曲性能    蘭勇,郭彥林,陳國棟

2020年世界能源前景    孫孝仁,孫怡玲

歐洲海上風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀    胡其穎

單立柱海洋平臺安全性評價研究    舒鐵

淺海獨樁平臺有限元分析及合理結(jié)構(gòu)型式研究    張建勇

機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計方法及應(yīng)用研究    杜留法

波浪荷載作用下深水墩鋼管樁施工平臺動力性能研究    居艮國

薄鋼鋪板對平臺主梁變形影響的試驗研究和分析    傅光耀;王浩;

搖擺柱對門式剛架2階效應(yīng)的影響    盧林楓;

組合肋殼幾何非線性分析    常玉珍;吳敏哲;

剪力墻結(jié)構(gòu)彈塑性分析的QR法Ⅱ——計算格式、程序及算例    王青;徐港;

多彈簧梁柱單元在空間鋼框架非線性分析中的應(yīng)用    王開強;孫飛飛;胡大柱;

某大型利浦式鋼板筒倉的屈曲分析    胡志軍;袁新明;

變截面工形柱平面內(nèi)彈塑性極限承載力研究    王江;周暉;宋雪峰;

斜擱四角錐三層網(wǎng)架的豎向地震響應(yīng)分析    劉京紅;杜旭冉;郝文秀;劉燕;劉曉華;

結(jié)構(gòu)動力分析的柯特斯精細積分法    郭澤英;寧博;李青寧;

變截面門式剛架地震反應(yīng)研究進展    高軒能;李琨;

一個可用于全耦合固結(jié)分析的低階穩(wěn)定新單元    李根;唐春安;李連崇;

地基平面沉降下的大型石油儲罐模態(tài)分析    宮建國;陶鈞;曾勝;金濤;

高速機床立柱有限元分析及優(yōu)化設(shè)計    鄭玉磊;張明旭;袁勝萬;郭俊康;

外壓容器臨界載荷特性研究    張應(yīng)遷;石艷;唐克倫;劉明;

多重網(wǎng)格在二維泊松方程有限元分析中的應(yīng)用    王青平;白武明;王洪亮;

板簧支架動態(tài)外載的計算和疲勞分析    李輝;孫利平;雷龍;

考慮壩體與壩肩動力相互作用的壩肩穩(wěn)定動接觸降強算法    李同春;朱壽峰;趙蘭浩;胡繼剛;

基于虛擬裂縫模型的帶橫縫高拱壩的抗震性能研究    張漢云;張燎軍;

圓沉箱內(nèi)隔墻的設(shè)置方式    紀軍;王安華;任增金;

日照港四、五期工程不同結(jié)構(gòu)碼頭上水和波浪反射試驗研究    冀亮;陳國平;嚴士常;

車身概念設(shè)計智能CAE關(guān)鍵技術(shù)的研究    張紅哲

基于海洋可持續(xù)發(fā)展的中國海洋科技創(chuàng)新戰(zhàn)略研究    倪國江

基于動力特性的海上風(fēng)力發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)研究    孟珣

固定式海洋結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換與動力特性研究    張敏

類菱形車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究與分析    查云飛

無限深透水地基上土石壩壩基滲流控制計算方法和防滲措施的研究    毛海濤

鋁合金型材擠壓的數(shù)值模擬及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究    潘健怡

變壁厚大錐度薄壁鋁罐成形關(guān)鍵技術(shù)的研究    許蘭貴

基于動力指紋的結(jié)構(gòu)損傷識別可靠度方法研究    譚林

雙排樁支護結(jié)構(gòu)性狀研究    史海瑩

大厚度電子束焊縫的超聲檢測及缺陷散射信號的研究    胡婷萍

框架結(jié)構(gòu)輕鋼加層的地震反應(yīng)分析研究    馬飛飛

帶流量穩(wěn)定器的先導(dǎo)式比例減壓閥設(shè)計研究與特性分析    鄭珊珊

起重機減速器變位斜齒輪副有限元仿真分析與研究    王權(quán)

吉林省洮南風(fēng)電場選址及長遠發(fā)展分析    陳海清

裝載機差速器齒輪的非線性接觸與疲勞壽命分析    夏云清

大直徑人工挖孔擴底樁承載力試驗研究與工程應(yīng)用    王志寬

纖維增強聚合物復(fù)合材料力學(xué)性能的數(shù)值預(yù)測    辛棟

發(fā)射筒口分瓣式隔水膜剛度強度分析    張彩香

葉片式流體設(shè)備數(shù)字化研發(fā)與優(yōu)化研究    劉博

東海大橋海上風(fēng)電場基礎(chǔ)設(shè)計與分析    張永利;周勇;李杰;

結(jié)構(gòu)受火災(zāi)作用的全過程分析方法    胡克旭，朱伯龍

基于ABAQUS軟件的大直徑樁承載力-變形分析    賀嘉;陳國興;

隨機波浪載荷作用下導(dǎo)管架平臺動力響應(yīng)及疲勞可靠性分析    黃懷州;洪明;遲少艷;

改進遺傳算法在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用    張延年,劉斌,董錦坤,郭鵬飛

設(shè)置TMD、TLD控制系統(tǒng)的高層建筑風(fēng)振分析與設(shè)計方法    歐進萍,王永富

高層建筑利用懸吊質(zhì)量擺的減震研究    李宏男,宋本有

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的優(yōu)化分析    林均岐,王云劍

摩擦懸吊式TMD設(shè)計及其風(fēng)振控制效果    秦麗;閆維明;李業(yè)學(xué);

結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)時程分析中的阻尼問題評述    黃宗明，白紹良，賴明

近海風(fēng)機結(jié)構(gòu)體系環(huán)境荷載及動力響應(yīng)研究    陳小波

提高實數(shù)遺傳算法數(shù)值優(yōu)化效率的研究    石玉

單親遺傳算法理論及應(yīng)用    李茂軍

海洋平臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法與軟件    馬紅艷

隨機波浪載荷激勵下海洋平臺振動控制技術(shù)研究    陸建輝

樁——土相互作用計算模型及其在樁基結(jié)構(gòu)抗震分析中的應(yīng)用    孔德森

大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)和等效風(fēng)荷載的理論研究及應(yīng)用    陳賢川

海洋平臺結(jié)構(gòu)在偶然災(zāi)害作用下的可靠性研究    宋劍

波浪與海床、結(jié)構(gòu)物相互作用的數(shù)值模擬    韓濤

復(fù)合地基優(yōu)化的理論與措施研究    張愛軍

含局部損傷導(dǎo)管架平臺結(jié)構(gòu)強度分析    張謙

強風(fēng)作用下大功率風(fēng)力機的振動響應(yīng)研究    張彪

大型海上風(fēng)機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力特性研究    丁明華

海上風(fēng)電單立柱三樁結(jié)構(gòu)動力耦合分析及優(yōu)化設(shè)計研究    王鵬

地下式水電站廠房的動力特性分析與性態(tài)識別    喬海娟

深海系泊浮體的耦合分析及錨系的動力特性研究    鄭成榮

基于遺傳算法的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋截面優(yōu)化設(shè)計研究    江淮

水平承載樁靜載P-Y曲線研究    張舒羽

豎向荷載作用下單樁極限承載力計算方法的研究    姚澤良

波浪作用下建筑物地基基礎(chǔ)動力響應(yīng)的研究    張金鳳

氣浮筒型基礎(chǔ)拖航穩(wěn)性和動力響應(yīng)研究    劉憲慶

近海樁式風(fēng)機基礎(chǔ)—塔架動載特性與響應(yīng)及樁基優(yōu)化研究    楊鋒

海上風(fēng)機Spar型浮式基礎(chǔ)的運動特性研究    李溢涵

海洋風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)的隨機性動力優(yōu)化設(shè)計    盧其進

橋梁樁基水上施工方案優(yōu)化分析    鄔曉光,肖泉

均勻土-樁基-結(jié)構(gòu)相互作用體系的計算分析    陳波,呂西林,李培振,陳躍慶

模態(tài)靜力非線性分析中模態(tài)選擇的研究    盧文生,呂西林

結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)時程分析中的阻尼問題評述    黃宗明，白紹良，賴明

海上風(fēng)力發(fā)電場開發(fā)現(xiàn)狀及趨勢    宋礎(chǔ);劉漢中;

東、黃海波浪的統(tǒng)計特征及譜分析    王云天,伊輝延

關(guān)于管道環(huán)向穿透裂紋的應(yīng)力強度因子    陳寶忠,謝禹鈞,孔令超

我國近海波浪要素的長期分布    劉桂海;劉松;

洞庭湖大橋主塔基礎(chǔ)施工平臺的設(shè)計與施工    涂萍,李學(xué)文

海浪對長跨橋梁基礎(chǔ)設(shè)計施工的影響    山縣守,小林真,郝育森

極端環(huán)境下海洋結(jié)構(gòu)物隨機響應(yīng)分析及動力可靠性研究    鄭忠雙

海洋平臺波浪荷載計算及瞬態(tài)動力響應(yīng)靈敏度分析的伴隨法    何雷

水平承載樁靜載P-Y曲線研究    張舒羽

渝懷線長壽長江特大橋施工技術(shù)研究    章獻

深水墩施工平臺結(jié)構(gòu)分析及其施工技術(shù)研究    劉永策

預(yù)應(yīng)力蛋形消化池流固耦合有限元分析    陳華明;范蘇榕;姜雷鋼;

基于ANSYS的塔式起重機結(jié)構(gòu)模態(tài)分析    尹強;陳世教;冀滿忠;

高墩獨塔部分斜拉橋動力特性分析    桂勇;杜彥良;李延強;薛曉輝;

輕型CCD相機有限元分析與設(shè)計    周衛(wèi)國,郭崇林,王德禹

對不同剛架拱橋加固方法的動靜力分析    崔景濤;安瑞晶;

獨塔斜拉橋動力特性的有限元分析及試驗研究    章獻

風(fēng)力發(fā)電機葉片固有振動特性的有限元分析    王應(yīng)軍;裴鵬宇;

結(jié)構(gòu)有限元模型在地震作用下的動力分析    陳科;劉魏朕;

鋼彈簧浮置板軌道結(jié)構(gòu)的動力特性分析    郭亞娟;楊紹普;郭文武;

折臂式擦窗機底座和立柱有限元分析    奚卉;馬軍星;王進;方小軍;李鵬;劉玉建;謝丹蕾;

增量動力分析在地震工程中的應(yīng)用    秦家長;羅奇峰;

ANSYS在紫陽漢江特大橋主墩深水鋼吊箱設(shè)計中的應(yīng)用    魏政理;李進;任回興;

雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低壓穿越的運行與仿真    王佳;章躍進;

高速鐵路路基振動傳播的研究    于新杰;張鴻儒;

利用清潔發(fā)展機制促進我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展    張希良;汪婧;顧樹華;

冰區(qū)自升式平臺樁腿的安全評估    張劍波;

連續(xù)梁橋荷載橫向分布的研究    姜震宇;楊小波;袁吉鴻;王克海;

鋼筋混凝土整體式有限元分析SIGY參數(shù)的研究    牛海成;李壯文;孫青嶺;

德國大力開發(fā)海上風(fēng)力發(fā)電    

組合網(wǎng)架極限承載力有限元分析方法探討    孫瀟瀟;柳鋒;王驥;

我省首個風(fēng)力發(fā)電項目在都昌開工    記者 張雷

全球風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速    徐惠喜

我國研制出3.0兆瓦風(fēng)電機組    高亮 和平

上海決定發(fā)展風(fēng)力發(fā)電    蔣心和

利用風(fēng)能挑戰(zhàn)火力發(fā)電    金兆元

ABB拿下荷蘭風(fēng)電項目大單    許金晶

甘肅自主創(chuàng)新瞄準風(fēng)力發(fā)電    

?？诠?jié)能新嘗試風(fēng)力發(fā)電路燈亮相街頭    周元

右玉風(fēng)能開發(fā)一再升溫    李久標 王新世

風(fēng)能開發(fā)漸成右玉新熱點    通訊員 王新世

張拉薄膜結(jié)構(gòu)的褶皺和動力分析    譚鋒

新型人字支撐復(fù)合結(jié)構(gòu)理論和試驗研究    王新玲

石灰改良土路基填料的動力特性及應(yīng)用研究    賀建清

彈性地基板動力問題的數(shù)值分析    謝洪陽

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力試驗及非線性分析方法研究    趙建昌

FRP夾心橋面板橋梁靜動態(tài)響應(yīng)的數(shù)值分析    張銦

任意截面空間薄壁梁的有限元模型    王曉峰

鋼骨超高強混凝土框架節(jié)點抗震性能研究    閆長旺

下腰椎退變多因素有限元分析    劉耀升

基于動力特性的海上風(fēng)力發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)研究    孟珣

特定海區(qū)海上風(fēng)電單立柱結(jié)構(gòu)動力耦合特性研究    劉琳

柔性人行橋側(cè)向振動的研究    夏曉東

深厚軟土地基上沉拔鋼護筒機理研究    黃茂生

箱型肋拱橋荷載橫向分布計算分析及其試驗研究    皇甫娟

大跨徑懸索橋空間幾何非線性分析    楊大海

湘江三汊磯自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)靜動力分析與研究    盧亞洲

預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能有限元分析    裴鵬宇

高拱壩靜、動力分析及開裂研究    盧向麗

船閘三角閘門結(jié)構(gòu)的空間有限元分析    遲朝娜

索桿張力結(jié)構(gòu)的非線性有限元分析    趙鑫