机械振动和地震激励下的风电基础动力仿真

徐腾飞，张圣东，游世辉

（1.枣庄市船舶检验中心，枣庄277400；2.枣庄学院 机电工程学院，枣庄277000）

0 引言

风能是近期内最具大规模开发利用价值的可再生能源，而目前风能利用最直接的方式就是风力发电［1］.在强震作用下，可能会引起风电塔的倒塌等其他形式的破坏.风电机组运行时产生的机械振动激励也对其寿命有相当大的影响.因此探索风电基础在机械振动激励和地震激励作用下的动力响应具有重大意义.有限元法是目前研究风力发电机动力响应使用较多的方法之一.在有限元分析方面，柳国环等［2］用数值模拟方法研究了在强地震作用下的海上风电结构响应.沈华等［3］基于风电塔低阻尼特性建立了在不同设计使用期的地震作用计算模型.在模态分析方面，靳军伟等［4］研究了风电系统各部分参数对风电基础模态的影响程度.韩花丽等［5］提出了结合激励荷载的性质、基于风电自身特征的模态振动分析，修正地震效应的叠加方法，并将其应用于风电的地震作用动力分析计算.

本文对风电基础的动力学参数进行了求解.并用振动分析的计算方法，基于Matlab/Simulink数学软件，对风电基础在机械振动激励和地震激励作用下的动力响应分别进行了分析，得出相关的位移、速度和加速度时程曲线，并探讨了不同动力学参数及不同类型地震波对风电基础动力响应的影响，为后续风电的安全性设计提供一定的参考.

1 风力发电机基础的动力学参数计算

1.1 地基阻尼系数的计算

假设基础振动引起的波动在基础底面呈平面波形状，如图1所示.