H型浮式垂直轴风力机刚—柔耦合多体动力学建模及仿真

作者：刘利琴; 赵海祥; 袁瑞; 黄鑫; 李焱

来源：海洋工程, 2018, 36(03): 1-9.

DOI：10.16483/j.issn.1005-9865.2018.03.001

• H型风力机
• 刚—柔耦合
• 动力刚化
• 固有特性
• 动力响应

采用多体动力学方法研究了H型浮式垂直轴风力机的动力特性。将风力机叶片和塔柱处理为柔性体,浮式基础处理为刚性体,考虑柔性体的非线性变形,由拉格朗日第二类方程建立了浮式风力机系统的非线性刚—柔耦合多体动力学方程。系统载荷包括浮式基础受的波浪力、风机叶片旋转时受到的气动载荷、塔柱受到的风压载荷、系泊力以及系统阻尼力。编制了模拟系统响应的数值计算程序,该程序可以考虑浮式风力机系统的刚—柔耦合和气动力—水动力耦合效应。以5 MW风力机为例,计算了叶片的固有频率;分析转速对叶片固有频率的影响;计算风、浪联合作用下浮式风力机系统的动力响应。结果表明,随着风机转速的增加,叶片切向固有频率增加、法向固有频率减小;在风、浪联合作用下,浮式基础运动以波浪频率为主,气动载荷贡献较小。

• 单位
  水利工程仿真与安全国家重点实验室; 天津大学