单桩基础海上风力机与冰排相互作用的数值模拟研究

作     者：宋明 王德鹏 刘昆 张婧 SONG Ming;WANG Depeng;LIU Kun;ZHANG Jing

作者机构：江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 

出 版 物：《中国造船》 (Shipbuilding of China)

年 卷 期：2022年第63卷第3期

页      面：1-10页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金资助项目(51809126) 江苏省自然科学基金青年基金资助项目(BK20200998)。 

主　　题：单桩基础海上风力机 冰载荷 风载荷 动态响应 气动阻尼 碰撞力 

摘      要：为了评估在风载荷与冰载荷共同作用下的海上风力机结构动态响应,基于非线性有限元方法和气动阻尼模型,考虑风载荷与冰载荷的实时耦合作用,建立了一种新的单桩基础海上风力机结构与冰排碰撞数值分析方法。以5 MW单桩基础海上风力机与冰排的相互作用为研究对象,采用该方法进行了数值模拟。将风力机简化模型的一阶固有频率与风力机整体系统的一阶固有频率进行对比,采用大直径单桩风力机基础冰载荷的模型试验数据,验证冰材料本构模型和数值模拟的准确性。此外,还分析了风速和冰速对风力机塔顶端位移和碰撞力的影响。研究结果表明:风速和冰速对碰撞力及海上风力机结构动态响应的影响都较为显著。