台风非平稳性对钢格构浮式基础海上风机动力响应影响研究

作     者：闫渤文 朱恒立 黄叙 张浩 王宇航 周绪红 杨佑发 YAN Bo-wen;ZHU Heng-li;HUANG Xu;ZHANG Hao;WANG Yu-hang;ZHOU Xu-hong;YANG You-fa

作者机构：风工程及风资源利用重庆市重点实验室重庆大学土木工程学院重庆400045 加拿大多伦多大学土木与矿物工程系多伦多M5S 1A4 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2022年第39卷第7期

页      面：237-246页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51822804,51878104) 霍英东教育基金会青年教师基金项目(171066) 中国博士后科学基金资助项目(2018M631063) 重庆市自然科学基金项目(cstc2019jcyj-zdxm0088)。 

主　　题：台风 钢格构式基础 海上浮式风机 耦合动力响应 风浪联合作用 

摘      要：该文提出了一种用于海上风机的新型钢格构式浮式基础,研究了台风作用下新型钢格构式浮式基础的动力载荷和动力响应。根据美国可再生能源实验室的5 MW风电机组参数初步设计了一种新型的钢格构式浮式基础;采用Holland台风模型和超强台风“山竹(1822)的实测数据,基于叶素动量理论、势流理论和Morison方程分析了台风-浪荷载联合作用下的浮式基础动力响应特性。结果表明:该文提出的钢格构式浮式基础的动力载荷和运动响应会受到台风作用的显著影响,强台风及台风过境工况下的响应显著大于稳态强风工况,并呈现出剧烈的非平稳性。浮式基础动力载荷和运动响应与环境风速变化的趋势一致,且当风向不断变化,将引起塔筒底部产生较大的扭矩,海上风机浮式基础产生较大的艏摇运动响应。证明了考虑台风作用对钢格构式浮式风机基础稳定性影响的必要性,为钢格构式浮式基础海上风机在台风作用下的安全评价提供了理论依据和分析方法。