风、冰联合作用下考虑大直径桩基础柔性的一体化海上风力机振动控制研究

摘要

本文针对于风-冰-结构-土耦合机制的复杂相互作用，结合多体动力学方法和有限元方法，引入调谐质量阻尼器(TMD)，以10 MW风力机组为例，建立机舱叶片-塔筒-大直径基础一体化冰激振动耦合模型．将土体离散化，搭建三维土体相互作用模型，进而运用位移法和力法计算土体材料作用下大直径基础结构的等效节点力和节点位移，对桩土相互作用进行模拟．同时，采用内聚单元法和有限元法相结合的方法，在风、冰联合作用下研究不同冰厚和冰速下海上风力机动力响应特性和减振机理．结果表明：不同冰速会导致风力机振动模式差异，当考虑TMD振动控制时，冰激共振状态下塔顶响应的减振效果更好，结构发生单频共振；冰厚对于结构振动控制效果有着显著影响，然而，对于风力机结构动量响应，较小的冰厚会对风力机基础结构碰撞位置产生“负反馈”效应．本文研究结论可为冰区海上风力机的设计提供参考．

关键词

海上风力机 / 桩基础 / 一体化耦合模型 / 冰激振动 / 振动控制