浮式風(fēng)機(jī)的案例
SWT海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)建模分析_論文精讀
海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)建模分析_論文精讀
海上風(fēng)機(jī)swt.zip
隨著大型海上風(fēng)電場的建設(shè)逐步由淺水海域向深水海域發(fā)展， 傳統(tǒng)固定式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)已不能滿足海上風(fēng)機(jī)工作性能要求， 研究漂浮式風(fēng)機(jī)已成為各國開發(fā)海上風(fēng)能的熱點工作。本帖分享兩個海上風(fēng)機(jī)論文，具體見附件。
第一個期刊論文采用風(fēng)機(jī)正向設(shè)計軟件SWT對海上張力腿浮式風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，得到浮式風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。由分析結(jié)果可知，浮式基礎(chǔ)的振動對上部塔架有連帶作用；浮式基礎(chǔ)低階振型主要表現(xiàn)為橫蕩、縱蕩、首搖、縱搖、橫搖和垂蕩，高階振型表現(xiàn)為振蕩、搖動和部件振動的復(fù)合；浮式風(fēng)機(jī)自振頻率和主要海浪譜頻率以及風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)頻率不產(chǎn)生共振。
第二個為碩士論文，利用專門用于風(fēng)機(jī)設(shè)計的軟件 SWT(SAMCEF for Wind Turbine)，建立了三種浮式風(fēng)機(jī)的模型，支撐平臺為張力腿、Spar 和駁船，對三種平臺在三種水深（200
米、300 米和 400 米）、南海海況下進(jìn)行了動力響應(yīng)分析和對比。同時研究了風(fēng)浪載荷、波浪入射角以及波浪周期對平臺運動的影響。得到若干結(jié)論，如：1）張力腿和 Spar 平臺平衡位置隨水深的增加而上升，而駁船平臺平衡位置隨水深增加而下降；張力腿和 Spar 平臺系泊纜預(yù)張力隨水深的增加而減小，而駁船平臺預(yù)張力隨水深增加而增大，系泊纜預(yù)張力垂向分量的增量等于平臺排水重量的增量。2）三種浮式風(fēng)機(jī)在一年一遇工況下平臺的運動比 100 年一遇（停機(jī)）工況下小，說明波浪載荷對三種平臺運動的影響較大；三種浮式風(fēng)機(jī)的位移、偏轉(zhuǎn)角、平臺應(yīng)力和系泊纜張力都在允許范圍之內(nèi)，浮式風(fēng)機(jī)能安全地進(jìn)行工作。3）在風(fēng)速一定的條件下，波高越大，平臺的運動一般也越大；波高一定時，在浮式風(fēng)機(jī)正常工作的風(fēng)速范圍內(nèi)，風(fēng)速增大對平臺運動的影響不是很大。
展開 samcef SWT 風(fēng)力發(fā)電論文幾篇
Samcef wind turbine（SWT）在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計方面有著巨大優(yōu)勢，分享幾篇基于SWT的風(fēng)機(jī)設(shè)計碩士論文。
（1）
基于TLP原理的海上風(fēng)機(jī)
對基于TLP原理的海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)進(jìn)行了概念設(shè)計。通過對不同平臺型式的特點分析，選定了TLP平臺基礎(chǔ)型式；初步確定了浮式基礎(chǔ)的主尺度。對海上張力腿浮式風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動力響應(yīng)研究。對基于TLP原理的海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)進(jìn)行了水動力性能研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行了波浪載荷預(yù)報。此外，還進(jìn)行了總體強度分析。設(shè)計了海上張力腿浮式風(fēng)機(jī)縮尺比試驗?zāi)Ｐ?，進(jìn)行了試驗方案設(shè)計。
（2）
隨機(jī)風(fēng)速下風(fēng)電齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性分析
基于samcef windturbine的虛擬樣機(jī)技術(shù)和有限元分析方法，對齒輪系統(tǒng)的動態(tài)特性進(jìn)行分析，在驗證仿真模型正確的基礎(chǔ)上，得到系統(tǒng)的輪齒間動態(tài)嚙合力和動態(tài)軸承力。對結(jié)果分析表明，軸承力受外載荷影響的作用明顯，隨載荷的變化具有相同的變化趨勢，兩級行星輪系所受力矩大于平行軸傳動，在系統(tǒng)運行時更容易發(fā)生失效現(xiàn)象。
在滿足系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)及疲勞強度的條件下，根據(jù)系統(tǒng)可靠性定義，設(shè)計齒輪系統(tǒng)的可靠模型，以基本設(shè)計參數(shù)為變量，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪系統(tǒng)的兩級行星輪系做優(yōu)化設(shè)計。
（3）
風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件的多體動力學(xué)分析
文章首先依據(jù)3MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相關(guān)參數(shù)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的不同部件采用不同的建模方式，在實體模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部分的超單元建模，超單元法在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用大大縮減了模型的自由度，對機(jī)艙底盤和輪轂主軸的超單元模型與有限元的模型模態(tài)的進(jìn)行對比。
搭建整機(jī)模型，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了風(fēng)模型創(chuàng)建，工況設(shè)計，載荷計算及后處理。在瞬態(tài)分析中做了三方面研究：控制器性能檢測研究，風(fēng)速對載荷的影響研究及自動譜分析。
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展開 學(xué)術(shù)論文|面向深遠(yuǎn)海的新型海上風(fēng)力機(jī)浮式平臺水動力性能研究
在結(jié)合現(xiàn)有浮式風(fēng)機(jī)平臺方案優(yōu)點的基礎(chǔ)上，建立面向深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)力機(jī)平臺的流程化設(shè)計方法并研發(fā)新型浮式風(fēng)機(jī)平臺方案，對于未來深遠(yuǎn)海風(fēng)能具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
鑒于此，本文基于初穩(wěn)性設(shè)計原理并借鑒半潛式與單柱式浮式平臺的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了一種大吃水、小水線面積、具有傾斜側(cè)柱的新型浮式平臺，根據(jù)穩(wěn)性與設(shè)計要求改變結(jié)構(gòu)主尺度與調(diào)整質(zhì)量分布從而對平臺初始參數(shù)進(jìn)行迭代優(yōu)化。
圖1 新型浮式平臺結(jié)構(gòu)圖
02
新型浮式平臺設(shè)計方案
提高浮式平臺穩(wěn)性有2種辦法：降低重心與增大慣性矩。當(dāng)前主流的浮式平臺亦是基于這 2 種辦法設(shè)計的，例如單柱式平臺通過增大吃水深度從而降低重心，半潛式平臺通過多立柱設(shè)計從而增大慣性矩。
然而，上述2類方案均存在其弊端。例如，一味降低重心勢必會增加適用水深與制造成本，導(dǎo)致浮式平臺適用性的降低；而一味增大側(cè)柱間距或直徑雖可增大慣性矩，但將導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)的應(yīng)力增大，且平臺排水體積增加導(dǎo)致垂蕩共振易于發(fā)生。故本文提出，新平臺方案采取將側(cè)柱由中間向外傾斜，使得側(cè)柱向外傾斜一定角度，保證具有足夠的慣性半徑從而顯著增大慣性矩。在此設(shè)計思想的基礎(chǔ)上進(jìn)行新平臺尺寸參數(shù)優(yōu)化，該流程如圖2所示。
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螺旋樁(Helical Pile)的安裝過程
一、工程背景：
螺旋樁具有便于安裝和抗拉拔能力極強的特點，在陸地上廣泛使用，在海洋巖土工程中也具有極大的應(yīng)用潛力，例如作為螺旋錨(Helical anchor)來錨固浮式風(fēng)機(jī)(Offshore floating wind turbine)。
二、模型建立：
采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)來模擬螺旋樁貫入過程中遇到的網(wǎng)格畸變問題, 為土體大變形的模擬。螺旋樁處理成離散剛體，土體本構(gòu)采用摩爾庫倫本構(gòu)模型。該模型可用于模擬砂土或均質(zhì)粘土（均質(zhì)粘土簡化為Tresca本構(gòu)模型）
三、最終貫入動態(tài)效果圖：
圖1：貫入的動態(tài)效果
圖2：貫入過程中等效塑性應(yīng)變的變化
圖3：貫入過程中應(yīng)力的變化
四、建模細(xì)節(jié)：
螺旋樁(處理成拉格朗日體)網(wǎng)格的劃分：
圖4：螺旋樁網(wǎng)格的劃分
圖5：螺旋樁螺片網(wǎng)格的劃分細(xì)節(jié)
土體處理成歐拉體，且預(yù)留出空氣層以容納螺旋樁貫入時表面土體的隆起效應(yīng)：
圖6：土體為歐拉體，藍(lán)色部分為土顆粒，紅色部分為空氣層
圖7：半模型展示
五、靜態(tài)結(jié)果展示
圖8：安裝過程中土體的流動(藍(lán)色部分)
圖9：安裝過程中土體的等效塑性應(yīng)變分布
圖10：安裝過程中土體的應(yīng)力分布
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系泊失效后漂浮式風(fēng)力機(jī)平臺動態(tài)響應(yīng)研究
文章來源：風(fēng)機(jī)技術(shù)
學(xué)會傳動鏈分析，手握風(fēng)電大廠的敲門磚——Simpack在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用
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隨著陸地風(fēng)機(jī)發(fā)展日趨飽和，海上風(fēng)機(jī)成為未來風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展的重點領(lǐng)域。海上風(fēng)機(jī)，尤其是深海浮式風(fēng)機(jī)，持續(xù)受到海水潮汐波浪的影響，對結(jié)構(gòu)設(shè)計和運行管理提出了更高的要求，將水力載荷引入風(fēng)機(jī)整體仿真分析成為了必不可少的要求。
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展開 保姆級教程|“貌離神合”的海工結(jié)構(gòu)疲勞分析中的S-N曲線和斷裂力學(xué)方法
筆者對斷裂力學(xué)方法在工程上的應(yīng)用十分關(guān)注，目前的主要應(yīng)用有：
• 在規(guī)范層面，目前船舶行業(yè)已經(jīng)對LNG Type B貨艙要求做裂紋擴(kuò)展分析；
• 在海工結(jié)構(gòu)（導(dǎo)管架平臺）工程應(yīng)用層面，工程臨界分析（ECA）也經(jīng)常得以應(yīng)用來分析“已知”裂紋，以支持維修決策和制定檢驗方案等等, DNV-ST-0119中，對于浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，視斷裂力學(xué)方法為疲勞壽命計算的方法之一。
目前對于疲勞分析方法，應(yīng)用S-N曲線和斷裂力學(xué)方法進(jìn)行分析，無論從書本、規(guī)范還是應(yīng)用都似乎分得很開，有“不相往來”的感覺。
筆者認(rèn)為研究學(xué)習(xí)，理解好兩者存在的關(guān)聯(lián)，認(rèn)識斷裂力學(xué)分析的一些思路和方法對更好得應(yīng)用S-N曲線方法、一定程度克服其不足很有幫助。本文從工程的角度總結(jié)了一些心得體會，拋磚引玉，僅供大家參考。
寫在前面
本文的思路是從大家熟悉的S-N曲線方法入手，討論應(yīng)力范圍Δσ的意義并引入應(yīng)力強度因子，建立其與斷裂力學(xué)方法的聯(lián)系。再通過一個例子，互驗斷裂力學(xué)方法和S-N曲線方法的結(jié)果（附Python代碼參考）。主要參考規(guī)范DNV-RP-C203以及BS7910。理清一些概念：
• 應(yīng)力集中系數(shù)SCF和應(yīng)力強度因子K
• ECA和FAD
• 兩種計算方法的聯(lián)系
對斷裂力學(xué)，筆者自認(rèn)為還有很多東西沒有掌握，文中難免有誤歡迎大家指正。
展開 【iSolver案例分享47】海洋浮式基礎(chǔ)受水平風(fēng)浪荷載
【iSolver案例分享47】海洋浮式基礎(chǔ)受水平風(fēng)浪荷載
1. 模型背景
浮式基礎(chǔ)在深海中應(yīng)用廣泛(見下圖)，例如被用做深海石油和天然氣的開采平臺。近幾年，海上浮式平臺被用作風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)也越來越多，對浮式平臺的力學(xué)性能研究也愈發(fā)顯得重要。海洋浮式平臺的建筑材料主要為鋼材，本案例研究其在風(fēng)浪水平荷載下的力學(xué)行為。
海洋浮式基礎(chǔ)(floating foundation)
2. 建模
該模型為3維模型，材料的為鋼材，楊氏模量為215Gpa,泊松比為0.28。平臺上部為1個20m×20m的承臺，平臺通高為12m,底部為4個5m×5m的基座。
模型的網(wǎng)格劃分
模型底部被錨鏈固定， 水平方向受50kPa的均布風(fēng)浪荷載
3. 結(jié)果對比
1) 應(yīng)力
米塞斯應(yīng)力
iSolver結(jié)果：
應(yīng)力分布
Abaqus結(jié)果：
應(yīng)力分布
2) 總應(yīng)變
iSolver結(jié)果：
Abaqus結(jié)果：
3) 位移
iSolver結(jié)果：
Abaqus結(jié)果：
4） 支座反力
iSolver結(jié)果：
Abaqus結(jié)果：
4. iSolver中動畫如下
5. iSolver免費下載
iSolver為免費軟件，且無license限制，最新版免費下載地址如下：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/337351
6.
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