风能是一种清洁和可再生的能源。上风能资源丰富,风能储存装置的产量大于地球,并且强风经常发生在远离海岸的公海,扩大了海上风能的发展。是,现有的冷风机存储技术仅限于水深为30 m的近海区域,尽管该深度可能会增加,但是对于在深水区域(> 60 m),它不能满足经济要求。必要开发一种适用于深海底的用于风力涡轮机的浮动制冷存储单元。能存储单元的支撑结构是高而细长的结构,其在各种环境负荷的共同作用下的动态响应特性对于发电设备的安全运行非常重要。漂浮在国外的制冷储藏单元的支撑结构的运动响应的研究已经是先行的。恩·威瑟(Jon E.Withee)提出了一种完全耦合的动态分析技术,并将其应用于预测随机风浪环境中固定式风能存储单元的响应。光H提出了两个带有浮动风能的冷库。步设计和评估它们在风浪环境中的动态行为。家对海上风力发电机的动力响应进行了研究,陈伟飞谈到了塔的位移以及风和风共同作用下固定式风力发电机储能单元内力响应的变化。建元研究了风和波浪联合作用下风能固定存储单元的动态和动态响应特性。索。是,目前,我国对风力涡轮机用浮动式制冷机的支撑结构的运动响应的研究很少,因此有必要对此进行研究。时,考虑到风浪的共同作用,对海上三浮式储物单元支撑结构的运动响应进行了分析,并分析了其运动规律。得了在风荷载和波浪荷载共同作用下冷能机组的风能支撑结构。
文的结果可为浮动风能冷库机组的设计人员提供参考,并在工程实践中起到指导作用。SWT是用于风能存储单元的最新专业软件,它基于有限元的十个有限基本理论来模拟灵活的多体动力学系统,它可以计算空气动力载荷和流体动力载荷。的优点是:空气动力学,部件的灵活性,非线性的耦合效应,部件要求,部件和控制系统可以模拟风能制冷机组的动态行为和动态负载的风能制冷装置。
际环境中的风,浪,流和其他环境负荷的综合影响会影响海上制冷存储单元的整体结构,其运动过程属于非线性类别。件之间的动态响应是一个复杂的过程。本文中,风能制冷机组选择了一个相对成熟的2 MW海上风冷储能模型,其主要指标和技术参数如表1所示。据第2章的结构参数,建立了风能制冷机的完全耦合集成结构模型,如图1所示。采用圆锥形管状塔,其几何高度为75 m,最大外径为4 m,d内径为3.97 m,外径小于5 m,内径为4.95 m。本结构采用三种浮体结构,吃水深度为20 m,水深为100 m,浮基础结构的主要尺寸和参数见表2。2:Cd的牵引力系数;惯性力系数Cm。图2中示出了基于制冷储藏单元的前述支撑参数的浮动制冷储藏单元的总体结构模型。1.支撑材料的特性:高强度钢,用于船舶,屈服强度为355 MPa,杨氏模量为2.1EllPa,泊松比为0.3,密度为7850 kg / m3 。链的性能:杨氏模量9.45E6Pa,泊松比为0.3,切割产物为0.0071 m2,相应直径为0.095 m,单位重量为197.6 kg / m,结构阻尼为45毫秒有限元模型采用右侧的坐标系,坐标的原点取自塔架和主要浮体的交点,X和Y轴的正方向如图2所示。链的顶部位于下浮体下表面的中央,下端固定在海床上,以保持整体结构的平衡。据海上风能冷库机组的设计标准IEC61400-3,当考虑到风能冷库机组的设计负荷时,必须按照具体地点的外部条件。多个负载过程同时运行时,必须在分析中考虑负载。
响对于风荷载的组合,短期风气候通常表示为10分钟的平均Ul10风速,而短期波浪风通常表示为有效高度。Hs,Ul10和Hs的波动分别被理解为相应风速的强度和海面变化过程的强度。格兰东北部史蒂文森地区的某些区域,因为它可以产生任何公海上漂浮的冷藏库所需的极端风荷载和激增荷载。
据整个风能冷库的运行情况,选择两个正常的发电和停机设计条件:正常输出能量,在风与风之间选择六个平均风速,并在停止时选择50年停机时间。据Ulo-Hs,Hs-Tp风波图,在每个风速下都具有极端湍流,以确定有效波高和周期并确定相应的流量。算载荷工况的组合如表3所示。作条件3的风速对应于风冷存储单元的标称风速。种异常的工作条件与50年复发的极度湍流相结合,例如这种气候中的风气候和波浪气候。合波载荷作用于基础的水动力和静水力。情况7为例,位移和旋转角度的响应时间序列在图4中示出。2.质点用于模拟压载水,使结构在正常生产和生产停产,风,浪,流量和其他载荷情况下可达20 m本文档假定环境载荷施加在X轴上,在正方向(图1)上,结构走廊的最大值表4中显示了在工作条件下(表3)的每个载荷。工作条件1到工作条件7,结构的纵向振动先增大然后减小,并且最大值当风冷存储单元达到标称风速时达到,冷库安装并且在停机状态下纵向振动最小,这是因为在X轴方向上取决于纸张量投球负荷从理论上讲,计算所得的值在开始时随风速的增加而增加,在标称风速下达到最大值,然后减小。
风速超过切风速度时,风蓄冷器停止运行,俯仰载荷等于0。构的起升集中于风。源。
构的摇摆比摇摆大得多,俯仰比侧倾大得多,这是因为在X轴的正方向上施加了环境负荷,并且在X方向上的环境负荷产生了影响在结构上比在Y方向上重要得多。释结构在Y方向上运动的主要原因有两个:一是由于湍流和不规则波在Y方向上具有分量,而力却很弱。二个是由于绕圆柱体的流动的作用,当流体通过时流体力学就知道了。圆柱体的情况下,两列涡流从左后侧和左右侧分开在圆柱体中,它们交替分布并且旋转方向相反,从而引起电梯的交变力,从而导致结构位移。
于高层建筑,烟囱,塔楼等,这些建筑物中强风引起的振动通常与该旋涡紧密相关:卡曼旋涡后面的旋涡交替分布会产生垂直于旋涡的交替边。体的流动方向。频率与物体的流速和大小有关。果将这种频率与物体的自由振动频率耦合,则物体的振动会增加,从而导致结构共振并严重损坏物体。洋环境中的风能冷库机组的环境负担非常复杂,冷库安装但最常见的是风负荷和波浪负荷。结构运动的整体响应是通过各种环境载荷的耦合效应获得的:有必要研究风和波浪对结构运动响应的影响。此,使用表5的环境载荷条件对结构运动的响应进行了分析。果示于表6中。不同的风速相比,增加的幅度更大。
垂直方向外,风速增加。构的纵向振动首先增加,在额定风速下达到最大,然后减小,第三部分计算的规律是相同的,并且湍流的变化随有效波高的变化而变化。不大:可以看出,三浮平台的垂直运动主要受冷库正常运行条件下的风速控制。
荷载和波浪荷载对三浮体支撑结构运动响应的贡献是不同的:波浪荷载对结构的升力和风荷载有很大影响在结构的纵向运动上。
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