三桩基础海上风电机组结构波浪载荷实验研究

三桩基础海上风电机组结构波浪载荷实验讨论翻开文本图片集随着环境恶化问题和能源短缺问题日趋严重，世界各国都在积极寻求构建一种清洁、平安、可靠的可再生能源系统。在众多新能源中，风电技术较为成熟，具有大规模开发前景。特别是海上风电开发，以节约宝贵土地资源、风力更稳定、风电机组单机容量更大、年有效利用小时数更高、受噪音标准限制更小、运输条件更为便利等优势，已成为全球风电产业开展的重要方向。目前世界范围内的海上风电场主要集中在近海浅水区域，主要采纳固定式根底支撑结构，如单桩、三桩、重力式、导管架式等。其中，三桩根底在我国东部近海风电场建设中有着广泛的应用。不同于陆上风电结构，除了上部风电机组叶片及塔架风载荷，近海风电结构还要考虑波浪载荷对其动力响应的重要影响。各国学者通过理论分析和数值仿真对海上风电机组结构波浪载荷进行了讨论，主要是采纳 Morion 及其修正公式、势流理论和计算流体动力学〔CFD〕等方法求解海上风电机组结构的波浪荷载、动力响应特征以及桩土耦合效应等：局部学者也通过物理模型实验验证了浮式风电机组结构水动力荷载特征数值计算结果的有效性，但鲜见针对三桩根底的海上风电机组结构系统波浪荷载的物理模型实验讨论。本文主要基于物理模型实验方法，重点讨论三桩根底近海风电机组结构的波浪载荷特征。结合某实际工程 4MW 三桩根底海上风电机组模型，构建三桩根底风电机组结构的缩尺物理模型实验测试系统，重点讨论典型规那么波浪、不同波浪入射方向和随机波浪海况下该结构系统的水动力响应特征。实验模型该模型实验在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室进行。波浪水池的主要尺寸为 40m 某 8m 某 1m，最大工作水深为 0.6m：自制推板式低、高频〔长、短周期〕复合波造波机，最大波高为 0.25m;实验采纳微机控制及同步数据采集系统。基于弗洛德数相似准那么，三桩根底海上风电机组 1：50 缩尺物理实验模型如图 1 所示。此外，在三桩根底底部对称布置 4 个高精度防水型测力天平〔协调受力〕，测试海上风电机组根底结构3 个平动方向的力和 3 个转动方向的弯矩，传感器采样频率为 100Hz，并在实验前进行了校核标定。水动力数值模型基于势流理论，利用广泛应用于波浪力载荷计算的 AQWA 软件构建三桩根底支撑结构的水动力数值模型，如图 2 所示。结果分析重点考虑最不利波浪载荷工况，即极端高水位情况，此时水深10.0m。为了使实验结果更好地指导实际工...