超高海上混凝土风力发机塔架-基础结构在风浪荷载作用下的结构改进及疲劳损伤特征

The use of wind turbines is nowadays the principal technology for generating electrical power from wind, and therefore wind energy converters need to be thoroughly investigated with respect to their capacity, effectiveness and integrity. Due to the rapid development of wind turbine technology, the size of wind turbines and the height of the towers have increased substantially. In this case, 5 height levels, 5 spacings of stiffness rings and 5 slopes of vertical section of cylindrical tower are considered as the design variables to study their effect on the structural response of wind turbine towers under winds and waves. A series of wind tunnel experiments are performed to validate the numerical simulation method to establish a theoretical model of offshore wind turbine tower under wind and wave. Fatigue performance of offshore wind turbine towers under fatigue wind and wave loadings is also proposed to analyse the fatigue failure and to predict the fatigue life of wind tower-foundations in various design variables.

应用海上风机塔架-基础结构是将风能转化为电能的主要技术手段，随着海上风机技术的发展，风机塔架的高度也在不断增加。本课题着眼于未来超高度海上风机塔架技术，分析了不同高度水平，不同加劲环间距和不同圆柱倾斜角的塔架结构设计参数在风浪荷载作用下的结构响应，力求获得最优化的结构性能设计，提出对海上风力发电塔架结构改进意见。申请人使用风洞循环水槽对海上风机塔架-基础结构缩尺模型加载风浪荷载，进行试验研究，并将数值模拟结果与之对比，拟提出一种适合超高度海上风机塔架-基础结构的理论模型。同时，申请人利用Miner线性累积疲劳损伤算法以及雨流计数法理论，估算风机塔架-单桩结构系统的疲劳寿命，并通过数值模拟的方法建立缩尺风机塔架-基础结构在风浪交变荷载作用下的疲劳损伤模型。

应用海上风机塔架-基础结构是将风能转化为电能的主要技术手段，随着海上风机技术的发展，风机塔架的高度也在不断增加。本课题着眼于未来超高度海上风机塔架技术，分析了不同高度水平，不同加劲环间距和不同圆柱倾斜角的塔架结构设计参数在风浪荷载作用下的结构响应，力求获得最优化的结构性能设计，提出对海上风力发电塔架结构改进意见。申请人使用风洞循环水槽对海上风机塔架-基础结构缩尺模型加载风浪荷载，进行试验研究，并将数值模拟结果与之对比，拟提出一种适合超高度海上风机塔架-基础结构的理论模型。同时，申请人利用Miner线性累积疲劳损伤算法以及雨流计数法理论，估算风机塔架-单桩结构系统的疲劳寿命，并通过数值模拟的方法建立缩尺风机塔架-基础结构在风浪交变荷载作用下的疲劳损伤模型。