新型豎軸潮流能發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析.pdf

1、潮流能是清潔的可再生能源，由于廣闊的開發(fā)前景而越來越受到關(guān)注。潮流發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)是潮流發(fā)電的基礎(chǔ)，其在復(fù)雜海洋環(huán)境中的安全與穩(wěn)定是保證潮流發(fā)電順利進行的前提，也是此研究領(lǐng)域的新關(guān)注點。因此，對潮流發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)在海洋荷載作用下的力學(xué)、模態(tài)以及瞬態(tài)動力分析對潮流發(fā)電項目有著十分重要的意義。
　　本文基于國家海洋可再生能源專項資金項目“新型豎軸直驅(qū)式潮流能發(fā)電裝置的研究與試驗”，針對新型豎軸潮流發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)進行研究，主要研究內(nèi)容包括:

2、r>　　(1)對水文地質(zhì)條件和環(huán)境荷載進行分析。確定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的約束形式、波浪和水流要素。采用莫里森方程計算靜力分析中的波流荷載;對于瞬態(tài)動力分析，采用五階Stokes波理論計算波浪時程荷載。
　　(2)采用通用有限元軟件ANSYS，建立支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型。對三個工況下的結(jié)構(gòu)進行線性靜力分析計算。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足強度要求，結(jié)構(gòu)不同部分最大應(yīng)力的位置均是出現(xiàn)在桿件連接處、約束處或是自由度耦合處。三種工況中，在第三種工況下，結(jié)

3、構(gòu)的應(yīng)力和位移最大，是較為危險的情況。
　　(3)對危險工況即第三種工況下的結(jié)構(gòu)進行幾何非線性靜力分析計算。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及位移分布與線性靜力分析計算結(jié)果相吻合，幾何非線性靜力分析的最大應(yīng)力和位移比線性靜力分析的結(jié)果略大。
　　(4)對整體支撐結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析。通過提取前十階固有頻率和模態(tài)振型，發(fā)現(xiàn)輪機達到額定功率時的振動頻率小于結(jié)構(gòu)固有頻率的最小值。因此，結(jié)構(gòu)不會發(fā)生共振。
　　(5)對支撐結(jié)構(gòu)進行了瞬態(tài)動力