单桩式海洋风电装置风振数值分析和现场监测研究

李凯文,黄帅

(1. 广东电网能源发展有限公司,广东 广州 510160；2. 应急管理部国家自然灾害防治研究院,北京100085)

0 引言

随着风电装置大型化的发展,其结构的柔性也逐渐显著,由于空气动力、惯性力和弹性力等交变荷载的作用产生振动或变形,尤其是基础冲刷将会对结构动力特性产生显著影响,影响系统运行的可靠性,甚至会导致风电机整体倒塌,造成巨大的经济损失。国内外学者已经展开相关研究,但现场测试环境与条件相对恶劣,海上风大浪急,现场监测具有局限性[1—2]。现有研究主要集中在针对风电机结构数值进行仿真模拟,文献[3]分析了风浪对海上风电机动力特性的影响；文献[4]对p-y曲线法在海上单桩基础风电机的适用性进行了修正；文献[5]利用Fluent软件对风电机叶轮的气动性能进行了数值仿真研究；文献[6]根据现场监测数据对p-y曲线法在海上单桩基础在动力作用下的适用性进行了研究；文献[7]利用ANSYS建立了风电机塔架模型,对其固有频率和振型进行了研究；文献[8]对风电机叶片的流固耦合效应进行了分析；文献[9]对风电机叶片进行考虑流固耦合的数值模拟,分析了叶片与流场的相互作用对叶片和结构特性的影响；文献[10]研究了风场模型中强耦合算法与弱耦合算法的区别；文献[11]对大型海上单桩基础风电机桩土相互作用数值模拟进行了研究；文献[12—13]研究建模参数变化对风电机结构动力特性的影响。

综上所述,尽管对风电装置结构数值模拟及其数值方法研究方面取得了阶段性的成果,但以往研究主要是对单叶片或是基础的分析,未将风电机整机的风振反应纳入探讨。……