锥筒型塔架风振响应分析和风振系数研究文档格式.docx
- 文档编号:21961512
- 上传时间:2023-02-02
- 格式:DOCX
- 页数:3
- 大小:81.21KB
锥筒型塔架风振响应分析和风振系数研究文档格式.docx
《锥筒型塔架风振响应分析和风振系数研究文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锥筒型塔架风振响应分析和风振系数研究文档格式.docx(3页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
脉动风荷载对风力发电塔架的影响显著,在塔架设计中应该引起足够重视。
在塔架44m以下所求荷载风振系数大于基于规范计算的风振系数,说明规范计算值偏小,应引起重视。
关键词:
风电塔架;
谐波叠加法;
风振响应;
脉动风
0引言
对于风力发电塔架这类高耸结构,其结构的特点为高度较大、宽度较小、侧向刚度小,因此其横向振动非常明显。
研究资料显示[1-2],引起高耸结构侧向振动和位移的各种因素中最主要的是风荷载,风荷载的影响起到了至关重要的作用。
高耸结构承受的顺风向风荷载由稳态风和脉动风两部分组成,其中稳态风相当于静力作用,其速度和方向基本上不随时间变化;
而脉动风则相当于动力作用,其强度随机变化,运动不规则,会引起高耸结构在该风向上较大的振动。
因此,对于风电塔架等高耸结构,研究其在脉动风作用下的风振响应则显得尤为重要。
为了解决高耸结构风荷载的问题,可采取风洞试验和数值模拟方法。
通过观测记录强风作用的过程费用过高,目前在实际工程中这种方式还不能得以普遍实现。
相比成本较高的风洞试验,数值模拟方法具有重要的实用价值。
1脉动风的数值模拟
1.1脉动风特性
当前,加拿大学者DavenportAG根据世界上不同地点、不同高度测得的90多次强风记录的谱分析结果,提出了顺风向的脉动风速功率谱[3],该功率谱在世界上大多数国家的规范中都得到了应用,其紊流尺度为常数1200,不随高度的变化而变化。
目前我国规范在推导顺风向脉动风荷载时也是采用Davenport谱,为了能够定量地描述脉动风速,文中采用Davenport谱推导脉动风速时程样本,其功率谱密度函数的表达式为:
(1)
其中
;
式中:
sv(f)为脉动风速的功率谱;
k为与当地的地面粗糙度相关的系数;
f为脉动风速的频率
为离当地的地面10m高度处的平均风速。
为了得到塔架的脉动风速谱,需要考虑其空间相关性,由于风电塔架的高度远远大于其宽度,因此可以忽略脉动风的横向相关性,而只考虑其竖向相关性。
其相关系数表示如下:
(2)
|zi-zj|为结构节点层i与j之间的高差。
各节点间的脉动风速互功率谱可表示为:
sij(f)=ρijsv(f)
(3)
根据ShinozukaM理论[4],对于n维随机过程采用谐波叠加法进行脉动风速的模拟可得结构第j节点处的脉动风速如下:
ψjm(ωi)+θmi]j=1,2,3,…,n
(4)
其中Δω=(ωu-ωl)/N;
ωi=ωl+(i-0.5)×
Δω
N为风谱在频率范围内划分的份数;
Δω为频率的增量,风谱频率的范围为ωl~ωu;
Hjm(ωi)为风速谱矩阵进行Cholesky分解后得到的下三角矩阵;
θmi为0和2π之间均匀分布的随机数;
ψjm(ωi)为不同作用点之间的相位角。
根据风压与风速的关系,可由模拟得到的风速时程计算出风压时程,然后再乘以各节点层的迎风面积和风载体型系数即可求得作用在结构上的风荷载时程样本[5-8]。
1.2脉动风模拟
采用谐波叠加法,根据塔架本身及其所在场地条件,并考虑风场的空间相关性,利用MATLAB软件编程,对某风电塔架进行了脉动风荷载的模拟。
模拟时的初始参数为:
塔架的额定风速为13m/s,距地面10m高度处的基本风速为9.84m/s;
地貌类别为B类,风速剖面指数α=0.16;
时间间隔0.01s,持续时间205s;
共模拟出了10条(高度分别为3.6,6.4,20.4,28.8,37.2,42.8,48.4,59.6,62.4,64m)脉动风速时程曲线。
64m处(塔架顶部)脉动风速的时程曲线及其脉动风速的功率谱如图1、图2所示。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 锥筒型塔架风振 响应 分析 和风 系数 研究
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)