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海冰作用下近海樁柱式風力機動力學響應研究

葉柯華; 李春; 葉舟; 楊陽; 繆維跑 上海理工大學能源與動力工程學院/上海市動力工程多相流動與傳熱重點實驗室; 上海200093

摘要：高緯度低溫海域海平面存在大量運動狀態的海冰,位于此處的近海樁柱式風力機容易受到不規則的海冰載荷作用,風力機平臺、塔架和葉片等結構部件的動力學響應均受其影響.為定性及定量分析海冰載荷對葉片和塔架的結構動力學響應的影響程度,以NREL5 MW近海4樁柱式風力機為研究對象,耦合風載荷、波浪載荷及海冰載荷,通過Kane方法建立風力機動力學模型,其中海冰載荷通過冰力函數定義.對比分析了在IEC Lock in冰力函數、Mttnen海冰模型和無海冰作用三種工況下葉片和塔架的結構動力學響應,結果表明：海冰載荷使塔頂位移增加,在Mttnen海冰模型作用下塔頂位移增加了24.1%,在IEC Lock in模型作用下則增加了16%;兩種海冰模型均不同程度地使葉片揮舞振動的頻率增大,其中在Mttnen海冰模型中變化更加劇烈,這極大地增加了葉片的疲勞載荷.

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