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风速时间序列非线性短期预测

热能动力工程 2019年第9期34卷 199-206页

作者：黄致谦丁勤卫李春上海理工大学能源与动力工程学院

针对风速时间序列复杂的非线性特征,根据C-C算法确定重构参数(嵌入维数及延迟时间)并对风速重构相空间,建立径向基函数神经网络(RBF网络)及Volterra自适应预测模型对风速时间序列进行预测,以Lorenz方程数值解为例验证了两种预测方法的... 详细信息

针对风速时间序列复杂的非线性特征,根据C-C算法确定重构参数(嵌入维数及延迟时间)并对风速重构相空间,建立径向基函数神经网络(RBF网络)及Volterra自适应预测模型对风速时间序列进行预测,以Lorenz方程数值解为例验证了两种预测方法的可行性。结果表明:RBF神经网络模型和Volterra自适应预测模型都能对实测风速时间序列进行较为准确的预测,预测误差分别在0.3和0.1 m/s内;Volterra自适应预测模型预测结果总体较RBF神经网络模型预测精度更高,且随着预测时间的增大,预测误差呈增大趋势,这与混沌存在初值敏感性的特征相符。

关键词：风速时间序列非线性短期预测

新型垂荡板对漂浮式风力机半潜式平台垂荡运动的抑制效果研究

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动力工程学报 2019年第5期39卷 402-408页

作者：黄致谦丁勤卫李春上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

设计出一种能有效抑制垂荡运动的新型装配有垂荡板的漂浮式风力机半潜式平台,分析其在风、浪、流载荷联合作用下的动态响应,并与3浮体3立柱结构半潜式平台进行比较。结果表明:在频域分析中,垂荡板对垂荡方向运动响应的抑制效果最好,纵... 详细信息

设计出一种能有效抑制垂荡运动的新型装配有垂荡板的漂浮式风力机半潜式平台,分析其在风、浪、流载荷联合作用下的动态响应,并与3浮体3立柱结构半潜式平台进行比较。结果表明:在频域分析中,垂荡板对垂荡方向运动响应的抑制效果最好,纵摇方向次之,对横荡方向运动响应无明显抑制效果;在横荡、纵摇和垂荡方向上原平台与垂荡板平台的辐射阻尼均较接近,但与原平台相比,垂荡板平台的附加质量较大。在时域分析中,与原平台相比,垂荡板平台在横荡、纵摇和垂荡方向的运动响应均较小,其中垂荡方向运动响应抑制效果最好,纵摇方向次之,横荡方向抑制效果最差。

关键词：漂浮式风力机半潜式平台垂荡板时域分析频域分析运动响应水动力系数

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新型张力腿平台漂浮式风力机动态响应研究

热能动力工程 2019年第9期34卷 156-163页

作者：黄致谦丁勤卫李春上海理工大学能源与动力工程学院

未来海上风电场的建设需要大量动态响应低且相互干扰小的漂浮式风力机,为此研究一种尺寸更小,能减少或防止相互间干扰及安装费用更低的新型张力腿平台漂浮式风力机(TLP风力机),基于辐射/绕射理论并结合有限元方法,运用水动力学软件AQWA... 详细信息

未来海上风电场的建设需要大量动态响应低且相互干扰小的漂浮式风力机,为此研究一种尺寸更小,能减少或防止相互间干扰及安装费用更低的新型张力腿平台漂浮式风力机(TLP风力机),基于辐射/绕射理论并结合有限元方法,运用水动力学软件AQWA对其在不同海况下及不同系泊系统下的动态响应进行模拟研究,得到了频域和时域的动态响应数据。结果表明:频域分析中,新型张力腿平台漂浮式风力机的运动响应主要集中在低频区域,其中横荡、垂荡及纵摇的峰值频率分别为0.1、0.35和0.19 rad/s;TLP风力机垂荡和纵摇方向上的运动响应都小于Spar风力机运动响应;横荡、垂荡及纵摇方向上,TLP风力机附加质量均远大于辐射阻尼;时域分析中,4根张紧系泊设计优于单根张紧系泊设计,能有效降低横荡和纵摇运动响应和延长系泊绳的寿命;随着海况恶劣程度的加剧,TLP风力机的动态响应也随之增大。

关键词：漂浮式风力机张力腿平台系泊系统动态响应附加质量辐射阻尼

不同扩散体对建筑增强型垂直轴风力机气动性能的影响

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热能动力工程 2019年第9期34卷 67-74页

作者：张雯丽朱海天李春向斌上海理工大学能源与动力工程学院

为研究不同建筑扩散体对建筑增强型直线翼垂直轴风力机的气动性能与流场结构的影响,采用CFD数值模拟的方法,以NACA0021为叶片翼型的多叶片建筑增强型直线翼垂直轴风力机为对象,研究其在不同建筑扩散体及不同尖速比下的气动性能。结果表... 详细信息

为研究不同建筑扩散体对建筑增强型直线翼垂直轴风力机的气动性能与流场结构的影响,采用CFD数值模拟的方法,以NACA0021为叶片翼型的多叶片建筑增强型直线翼垂直轴风力机为对象,研究其在不同建筑扩散体及不同尖速比下的气动性能。结果表明:建筑增强型直线翼垂直轴风力机存在最佳尖速比;不同建筑扩散体对提高直线翼垂直轴风力机风能利用率影响较大,在所选取的8种建筑扩散体模型中,梯形建筑扩散体下的直线翼垂直轴风力机在尖速比为4.62时标准化风能利用率可达1.560 7,而A1翼型式建筑扩散体下的直线翼垂直轴风力机前后压差较小,风能难以利用。

关键词：扩散体建筑物垂直轴风力机风能利用率数值模拟

地震及湍流风联合作用下的大型海上风力机结构动力学响应

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热能动力工程 2019年第9期34卷 132-140页

作者：闫阳天许子非李春杨阳上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 Department of Maritime and Mechanical Engineering Liverpool John Moores UniversityLiverpoolByrom StreetL33AFUK

为研究DTU 10MW近海桩柱式风力机塔架在地震激励下的动力学响应,基于p-y曲线法建立单桩基础与土壤的耦合模型,通过有限元软件ANSYS建立风力机塔架的有限元模型,分析不同速度湍流风和不同强度地震时塔架的瞬态动力学响应。结果表明:仅风... 详细信息

为研究DTU 10MW近海桩柱式风力机塔架在地震激励下的动力学响应,基于p-y曲线法建立单桩基础与土壤的耦合模型,通过有限元软件ANSYS建立风力机塔架的有限元模型,分析不同速度湍流风和不同强度地震时塔架的瞬态动力学响应。结果表明:仅风载荷作用时,额定风速作用下塔架动力学响应明显高于切出风速;地震与风联合作用时,塔顶位移动态响应剧烈,但无明显规律;塔架加速度响应最大值位置约为四分之三塔高处,塔顶剪应力响应与地震持续时间有关。

关键词：大型风力机地震 p-y曲线法湍流风有限元

船舶碰撞下海上风力机基础与土层耦合动态分析

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机械强度 2020年第2期42卷 384-391页

作者：韩志伟周红杰李春丁勤卫上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

海上风力机与船舶碰撞概率随着海上风电场建设而逐渐增加。为此,基于非线性动力学理论,采用LS-Dyna模拟4 MW海上风力机单立柱三桩基础受船舶碰撞的过程,对比p-y曲线法和固定底端约束法,研究桩柱能量转换、水平位移与土层深度关系、接触... 详细信息

海上风力机与船舶碰撞概率随着海上风电场建设而逐渐增加。为此,基于非线性动力学理论,采用LS-Dyna模拟4 MW海上风力机单立柱三桩基础受船舶碰撞的过程,对比p-y曲线法和固定底端约束法,研究桩柱能量转换、水平位移与土层深度关系、接触力、剪切力及应力应变关系。结果表明:较之固定底端约束法,p-y曲线法中桩柱受船舶碰撞能量转换迅速;固定底端约束法下船舶碰撞海上风力机基础,其钢管柱底端更易遭受破坏;土层由浅至深,三根钢管柱水平位移逐渐减小,土层对桩结构稳定性影响最大的是浅层土,改善浅层土体性质可有效提高桩体安全;船舶质量增加,单立柱三桩基础所受接触力、剪切力增加;p-y曲线法与固定底端约束下产生的接触力差值随着船舶质量增加而增加,剪切力差值随着船舶质量增加而减小。

关键词：海上风力机单立柱三桩基础碰撞土层钢管柱

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不同水深海上风力机塔架地震动力响应研究

热能动力工程 2019年第9期34卷 83-90页

作者：许子非邹锦华李春杨阳上海理工大学能源与动力工程学院

开发了风力机地震仿真平台SAF(Seismic Analysis Framework),以DTU 10 MW海上风力机为研究对象,建立其地震激励下的动力仿真模型,分析4种水深(20~50 m)时20组不同强度地震、额定风速湍流风与波浪流联合作用下风力机塔架动力响应。研究表... 详细信息

开发了风力机地震仿真平台SAF(Seismic Analysis Framework),以DTU 10 MW海上风力机为研究对象,建立其地震激励下的动力仿真模型,分析4种水深(20~50 m)时20组不同强度地震、额定风速湍流风与波浪流联合作用下风力机塔架动力响应。研究表明:地震作用对横向塔顶位移及横向平面内的塔基弯矩影响较大,来流方向塔顶位移及来流平面内的塔基弯矩主要受湍流风影响;在存在地震激励时,塔架不同高度处位移、剪切力及弯矩响应均大于湍流风与波浪流作用时;地震强度较弱时,不同水深处风力机塔顶位移与弯矩差距较小,但塔基弯矩随着水深的增大而增大;地震强度较大时,水深对风力机塔顶位移与塔基弯矩影响很大,相同地震强度的响应深水大于浅水。

关键词：风力机塔架地震水深地震动力响应

阵列式平台漂浮式风电场Spar平台动态响应及稳定性改进研究

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振动与冲击 2021年第3期40卷 263-278页

作者：岳敏楠王博李春李蜀军上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

平台的稳定是漂浮式风力机安全运行的基本保障。为研究风波耦合作用下阵列式平台漂浮式风电场Spar平台的动态响应,建立基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL 5 MW漂浮式风力机整机模型,采用链接系泊和固定系泊建立了3×3阵列Spar平台漂... 详细信息

平台的稳定是漂浮式风力机安全运行的基本保障。为研究风波耦合作用下阵列式平台漂浮式风电场Spar平台的动态响应,建立基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL 5 MW漂浮式风力机整机模型,采用链接系泊和固定系泊建立了3×3阵列Spar平台漂浮式风电场。基于叶素动量理论考虑叶尖损失、轮毂损失以及动态失速通过Fortran编程实现了水动力软件AQWA的二次开发,建立了漂浮式风电场平台气动-水动-固定系泊-链接系泊耦合动力学模型并实现了模型算法求解,结合辐射/绕射理论研究了风波耦合作用下漂浮式风电场Spar平台的动态响应特性,为解决系泊系统直接与Spar平台主体链接时平台产生的大幅度首摇、横摇响应问题,提出了首摇阻尼板和系泊链接点外移两种提高平台稳定性的方法,并研究了二者对漂浮式风电场平台动态响应特性的影响。结果表明:系泊系统直接将Spar平台链接建立阵列式平台漂浮式风电场的方案是不可行的,平台将产生极大的首摇、横摇响应;普通海况下,首摇阻尼板明显降低了漂浮式风电场平台的首摇、横摇响应,恶劣海况下效果不明显,系泊链接点外移在普通海况、恶劣海况两种工况下均能够明显降低漂浮式风电场平台的首摇、横摇响应;系泊链接点外移时,相对于风波入射方向,位于两侧的平台在xOy平面运动轨迹、首摇、横摇响应具有对称性的特点,位于中间的平台P1、P4、P7不存在横荡、横摇、首摇响应,位于两侧的平台存在横荡、横摇、首摇响应,横摇波动幅度,普通海况下约0.1°,恶劣海况约0.5°,首摇波动幅度,普通海况下约0.5°,恶劣海况约2°;此外,系泊链接点外移时,普通海况、恶劣海况两种工况下,风电场中几乎所有平台的垂荡、纵摇及机舱振动稳定性均得到了一定程度的提高。研究结果为漂浮式风力机平台稳定性的提高提供了理论参考。

关键词：漂浮式风力机平台阵列叶素动量理论辐射/绕射理论动态响应

地震作用下桁架式大型海上风力机瞬态动力学分析

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振动与冲击 2020年第22期39卷 175-182页

作者：闫阳天许子非李春邓允河王渊博上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 雅图新能源科技有限公司广东深圳518000

为研究地震载荷作用下桁架式大型海上风力机结构动力学响应。采用文克尔土-构耦合模型描述柔性土壤与桩基间的相互作用,以NREL 5 MW大型海上风力机为研究对象,分别建立其桁架式及单桩式结构有限元模型,并计算两种结构在额定风速正常运... 详细信息

为研究地震载荷作用下桁架式大型海上风力机结构动力学响应。采用文克尔土-构耦合模型描述柔性土壤与桩基间的相互作用,以NREL 5 MW大型海上风力机为研究对象,分别建立其桁架式及单桩式结构有限元模型,并计算两种结构在额定风速正常运行及突发地震两种工况时的结构瞬态动力学响应。结果表明:在地震及湍流风作用下,相较于单桩式风力机,桁架式结构具有更好的抗风抗震性能,且塔顶位移响应较小,能够有效保护塔顶叶片、机舱等重要部件;地震发生时,桁架式风力机米塞斯等效应力幅值变化范围降低48.7%,平均值降低21.9%。研究还发现,现有桁架结构设计会出现局部应变能激增。

关键词：海上风力机动力学响应桁架式单桩式地震文克尔土-构模型