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工作状态对风力发电机地震响应的影响

席仁强 许成顺 杜修力 许坤

席仁强, 许成顺, 杜修力, 许坤. 工作状态对风力发电机地震响应的影响[J]. 工程力学, 2019, 36(4): 80-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
引用本文: 席仁强, 许成顺, 杜修力, 许坤. 工作状态对风力发电机地震响应的影响[J]. 工程力学, 2019, 36(4): 80-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
XI Ren-qiang, XU Cheng-shun, DU Xiu-li, XU Kun. EFFECTS OF OPERATING CONDITIONS ON THE SEISMIC RESPONSE OF WIND TURBINES[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(4): 80-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
Citation: XI Ren-qiang, XU Cheng-shun, DU Xiu-li, XU Kun. EFFECTS OF OPERATING CONDITIONS ON THE SEISMIC RESPONSE OF WIND TURBINES[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(4): 80-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939

工作状态对风力发电机地震响应的影响

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
基金项目: 国家自然科学基金创新群体项目(51421005);国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(51722801);国家自然科学基金青年科学基金项目(51808061)
详细信息
    作者简介:

    席仁强(1984-),男,河南人,博士生,主要从事地震工程领域研究工作(E-mail:xirenqiang@cczu.edu.cn);杜修力(1962-),男,四川人,教授,博士,博导,主要从事地震工程领域研究工作(E-mail:duxiuli@bjut.edu.cn);许坤(1988-),男,山东人,讲师,博士,主要从事桥梁与结构抗风研究(E-mail:xukun@bjut.edu.cn).

    通讯作者: 许成顺(1977-),女,黑龙江人,教授,博士,博导,主要从事岩土力学基础理论与试验研究(E-mail:xuchengshun@bjut.edu.cn).
  • 中图分类号: TK89

EFFECTS OF OPERATING CONDITIONS ON THE SEISMIC RESPONSE OF WIND TURBINES

  • 摘要: 风力发电机受到的气动力作用表现为气动阻尼和空气动力荷载,对结构地震响应分别具有阻尼效应和动力效应。该文建立理论分析模型,考虑运行和停机两种工况,分析工作状态影响风力发电机地震响应的规律和机理;针对NREL 5 MW基准风机,采用FAST软件分析不同风-地震组合作用下风力发电机结构动力响应,验证理论分析结果的正确性;同时,分析输入地震动方向对风力发电机地震响应的影响。结果表明:工作状态对风力发电机地震响应的影响与地震动幅值和风速有关;强震作用下,停机状态地震单独作用为最不利工况;弱震作用下,额定风速-设计地震动组合是最不利荷载组合;输入地震动方向影响风力发电机动力响应。
  • [1] 许斌, 韩继龙. 预应力装配式风机叶片连接段结构模拟分析[J]. 工程力学, 2016, 33(2):209-215. Xu Bin, Han Jilong. Numerical simulation on a joint segment of a prestressed prefabricated sectional wind turbine blade model[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(2):209-215. (in Chinese)
    [2] BP. Energy outlook[EB/OL]. http://www.bp.com/, 2015, 2017-08-10.
    [3] 李斌, 文昊天, 宫兆宇. 风力发电机塔筒风致响应分析与风振控制研究[J]. 工程力学, 2017, 34(增刊1):134-138. Li Bin, Wen Haotian, Gong Zhaoyu. Wind-induced response analysis and wind vibration control of a wind turbine tower drum[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(Suppl1):134-138. (in Chinese)
    [4] Dodge, D. Illustrated history of wind power development[EB/OL]. http://telosnet.com/wind, 2009, 2017-8-10.
    [5] Sadowski A J, Camara A, Dai K. Seismic analysis of a tall metal wind turbine support tower with realistic geometric imperfections[J]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2017, 46(2):201-219.
    [6] Ghaemmaghami A R, Mercan O, Kianoush R. Seismic soil-structure interaction analysis of wind turbines in frequency domain[J]. Wind Energy, 2017, 20(1):125-142.
    [7] Zhao X, Maißer P. Seismic response analysis of wind turbine towers including soil structure interaction[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K:Journal of Multibody Dynamics, 2006, 220(1):53-61.
    [8] 金鑫, 王磊, 刘桦. 大功率风力发电机地震动力学建模及载荷计算[J]. 工程力学, 2012, 29(5):224-229. Jin Xin, Wang Lei, Liu Hua. A large scale wind turbine dynamic model and its load calculation in earthquake[J]. Engineering Mechanics, 2012, 29(5):224-229. (in Chinese)
    [9] 何玉林, 王磊, 杜静, 等. 地震作用下的风电机组振动仿真分析[J]. 太阳能学报, 2012, 33(2):179-184. He Yulin, Wang Lei, Du Jing, et al. Vibration simulation analysis of wind turbine under seismic load[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2012, 33(2):179-184. (in Chinese)
    [10] Witcher D. Seismic analysis of wind turbines in the time domain[J]. Wind Energy, 2005, 8(1):81-91.
    [11] 彭超. 风力发电机组地震动力响应分析[J]. 太阳能学报, 2016, 37(12):3189-3194. Peng Chao. Seismic dynamic response analysis of wind turbine[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2016, 37(12):3189-3194. (in Chinese)
    [12] Asareh M A, Schonberg W, Volz J. Effects of seismic and aerodynamic load interaction on structural dynamic response of multi-megawatt utility scale horizontal axis wind turbines[J]. Renewable Energy, 2016(86):49-58.
    [13] Yuan C, Chen J, Li J, et al. Fragility analysis of large-scale wind turbines under the combination of seismic and aerodynamic loads[J]. Renewable Energy, 2017(113):1122-1134.
    [14] Prowell I, Elgamal A, Uang C M, et al. Shake table testing and numerical simulation of a utility-scale wind turbine including operational effects[J]. Wind Energy, 2014, 17(7):997-1016.
    [15] IEC 61400-1, Wind Turbines Part 1:Design requirements[S]. Geneva:International Electrotechnical Commission, Switzerland, 2005.
    [16] Hansen M O L. Aerodynamics of wind turbines[M]. London:Earthscan, 2015:27-40.
    [17] Valamanesh V, Myers A T. Aerodynamic damping and seismic response of horizontal axis wind turbine towers[J]. Journal of Structural Engineering, 2014, 140(11):04014090-1-04014090-9.
    [18] 谢闽生, 麦淑良. 阻尼对加速度反应谱影响的进一步研究[J]. 华侨大学学报自然科学版, 1988, 9(3):340-345. Xie Minsheng, Mai Shuliang. A further study of the influence of damping on response spectrum[J]. Journal of HuaQiao University (Natural science), 1988, 9(3):340-345. (in Chinese)
    [19] Asareh M A, Prowell I, Volz J, et al. A computational platform for considering the effects of aerodynamic and seismic load combination for utility scale horizontal axis wind turbines[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2016, 15(1):91-102.
    [20] 季亮, 祝磊, 姚小芹, 等. 现有风力发电机组地震作用计算方法对5 MW风力发电机组的适用性研究[J]. 太阳能学报, 2014, 35(11):2300-2305. Ji Liang, Zhu Lei, Yao Xiaoqin, et al. Applicability of existing seismic calculation methods for wind turbines on a 5 MW of wind turbine[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2014, 35(11):2300-2305. (in Chinese)
    [21] Jonkman J M, Buhl M L. FAST user's guide[R]. Colorado:National Renewable Energy Laboratory, 2005.
    [22] Jonkman J M, Butterfield S, Musial W, et al. Definition of a 5 MW Reference wind turbine for offshore system development[R]. Colorado:National Renewable Energy Laboratory, 2009.
    [23] FEMA P-695. Quantification of building seismic performance factors[R]. Redwood City:Applied Technology Council, 2009.
    [24] GB 50011-2011, 建筑抗震设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2010. GB 50011-2011, Code for seismic design of building[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2010. (in Chinese)
  • [1] 席仁强, 许成顺, 杜修力, 许坤.  风-波浪荷载对海上风机地震响应的影响 . 工程力学, 2020, 37(): 1-11. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.12.0715
    [2] 肖宇哲, 李易, 陆新征, 任沛琪, 何浩祥.  混凝土梁柱子结构连续倒塌动力效应的试验研究 . 工程力学, 2019, 36(5): 44-52. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.04.0189
    [3] 田黎敏, 魏建鹏, 郝际平.  大跨度单层空间网格结构连续性倒塌动力效应分析及简化模拟方法研究 . 工程力学, 2018, 35(3): 115-124. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.11.0857
    [4] 杨勋, 王欢欢, 余克勤, 金先龙.  流-固耦合作用下斜坡式防波堤地震动力响应分析 . 工程力学, 2016, 33(10): 248-256. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.03.0175
    [5] 袁勇, 申中原, 禹海涛.  沉管隧道纵向地震响应分析的多体动力学方法 . 工程力学, 2015, 32(5): 76-83. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.11.1041
    [6] 孙丽, 张新收, 张美真.  腐蚀海底管线悬跨段的地震响应分析 . 工程力学, 2013, 30(增刊): 343-346. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S027
    [7] 刘铁林 姜迎春 陈文博.  结构地震响应分析的波动方法 . 工程力学, 2012, 29(增刊Ⅱ): 43-56. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.ST03
    [8] 刘铁林, 石大川, 刘 泓.  高层框架结构转动惯性对其地震响应的影响 . 工程力学, 2011, 28(增刊I): 110-114.
    [9] 曹加良, 施卫星, 刘文光.  隔震结构动力特性及响应对计算模型参数的敏感性研究 . 工程力学, 2011, 28(8): 168-176.
    [10] 完海鹰, 王建国, 王秀喜.  地震荷载下双腹板-顶底角钢连接半刚接钢框架的动力特性研究 . 工程力学, 2011, 28(4): 145-150.
    [11] 张辉东, 王元丰.  复阻尼模型结构地震时程响应研究 . 工程力学, 2010, 27(1): 109-115.
    [12] 蔡建国, 韩志宏, 冯 健, 曹云峰, 张 晋, 王蜂岚.  多刚体动力学在结构地震响应分析中的应用 . 工程力学, 2010, 27(11): 250-256.
    [13] 龙晓鸿;陈恩友;李 黎;.  山区大跨悬索桥考虑空间变异性的地震响应 . 工程力学, 2009, 26(增刊 I): 130-133.
    [14] 杜永峰, 刘彦辉, 李 慧.  带分布参数高压电气设备地震响应半解析法 . 工程力学, 2009, 26(3): 182-188.
    [15] 陈 波, 郑 瑾.  结构地震反应的半主动摩擦阻尼局域反馈控制 . 工程力学, 2009, 26(10): 154-158.
    [16] 马千里, 陆新征, 叶列平.  层屈服后刚度对地震响应离散性影响的研究 . 工程力学, 2008, 25(7): 0-141.
    [17] 张治成, 谢 旭, 张 鹤.  应用碳纤维索的斜拉桥地震响应分析 . 工程力学, 2008, 25(增刊Ⅰ): 0-164,.
    [18] 胡晓斌, 钱稼茹.  单层平面钢框架连续倒塌动力效应分析 . 工程力学, 2008, 25(6): 0-043.
    [19] 刘春城, 石 磊.  自锚式悬索桥的平稳/非平稳随机地震响应 . 工程力学, 2007, 24(5): 0-118.
    [20] 布占宇, 谢旭, 苟昌焕.  拉索局部振动对斜拉桥地震响应的影响研究 . 工程力学, 2006, 23(9): 157-166.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-11
  • 修回日期:  2018-05-17
  • 刊出日期:  2019-04-25

工作状态对风力发电机地震响应的影响

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
    基金项目:  国家自然科学基金创新群体项目(51421005);国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(51722801);国家自然科学基金青年科学基金项目(51808061)
    作者简介:

    席仁强(1984-),男,河南人,博士生,主要从事地震工程领域研究工作(E-mail:xirenqiang@cczu.edu.cn);杜修力(1962-),男,四川人,教授,博士,博导,主要从事地震工程领域研究工作(E-mail:duxiuli@bjut.edu.cn);许坤(1988-),男,山东人,讲师,博士,主要从事桥梁与结构抗风研究(E-mail:xukun@bjut.edu.cn).

    通讯作者: 许成顺(1977-),女,黑龙江人,教授,博士,博导,主要从事岩土力学基础理论与试验研究(E-mail:xuchengshun@bjut.edu.cn).
  • 中图分类号: TK89

摘要: 风力发电机受到的气动力作用表现为气动阻尼和空气动力荷载,对结构地震响应分别具有阻尼效应和动力效应。该文建立理论分析模型,考虑运行和停机两种工况,分析工作状态影响风力发电机地震响应的规律和机理;针对NREL 5 MW基准风机,采用FAST软件分析不同风-地震组合作用下风力发电机结构动力响应,验证理论分析结果的正确性;同时,分析输入地震动方向对风力发电机地震响应的影响。结果表明:工作状态对风力发电机地震响应的影响与地震动幅值和风速有关;强震作用下,停机状态地震单独作用为最不利工况;弱震作用下,额定风速-设计地震动组合是最不利荷载组合;输入地震动方向影响风力发电机动力响应。

English Abstract

席仁强, 许成顺, 杜修力, 许坤. 工作状态对风力发电机地震响应的影响[J]. 工程力学, 2019, 36(4): 80-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
引用本文: 席仁强, 许成顺, 杜修力, 许坤. 工作状态对风力发电机地震响应的影响[J]. 工程力学, 2019, 36(4): 80-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
XI Ren-qiang, XU Cheng-shun, DU Xiu-li, XU Kun. EFFECTS OF OPERATING CONDITIONS ON THE SEISMIC RESPONSE OF WIND TURBINES[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(4): 80-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
Citation: XI Ren-qiang, XU Cheng-shun, DU Xiu-li, XU Kun. EFFECTS OF OPERATING CONDITIONS ON THE SEISMIC RESPONSE OF WIND TURBINES[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(4): 80-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.12.0939
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