文摘
离岸风力发电机的动态特性与三脚架吸入桶通过有限元分析和全面的实验研究。在有限元分析中,一个集成框架建议创建一个简单而准确的高保真模型。集成框架不仅占所有动态应变依赖土壤还在海底,其中包括土壤吸力桶裙,和帽子。因此,该模型准确地描述了平移和旋转运动的耦合效应的海底。预测结果与实验结果通过全面测试四个阶段施工期间和在一些操作条件。比较表明,吸入桶盖的刚度和应变依赖预测土壤发挥重要作用的固有频率,表明这两个因素应该考虑在有限元分析的准确预测离岸风能转换系统的动态响应。此外,动态分析的压力和加速度测量在操作条件下显示应变比加速度对健壮的描述一个海上风能转换系统的整体动力学因为离岸风力涡轮机的固有频率很低。它可以推断出,应变的测量是一个更有效的方法来监控动态特性的长期演进。建议集成框架和测量运动不仅是有用的,以避免保守主义可能招致额外费用在负荷计算和设计阶段也建立一个智能操作和维护策略和一种新型传感技术。
1。介绍
可再生和可持续的能量是有吸引力的替代品减少化石燃料的消耗问题,包括石油价格的波动,排放的二氧化碳,由于粉尘排放空气质量的恶化。在可再生能源和可持续能源,海上风力发电显示各种优势包括能量密度高、低湍流,低风切变(1]。技术的进步也使风能竞争力从经济的角度来看2- - - - - -9]。2018年、409年新欧洲海上风力涡轮机是委托,提供额外的2649兆瓦的发电能力,和风力发电场的累积能力18499兆瓦(10]。
海上风力发电有两种趋势。趋势之一是汽轮机额定容量的增加。大部分在建风电场用涡轮机能力高于6兆瓦。另一个趋势是增加的距离岸边减轻担忧公民提出的投诉以及获得更好的风能潜力。欧洲海上风力发电场在建于2018年的平均距离岸边(33公里10]。越远,风电场从岸边,水深度越深的候选人。的平均水深2018年欧洲海上风力发电场建设27.1米(10]。漫长的距离岸边和深水深度影响风电场的经济可行性。
增加海上风力发电场的经济可行性,许多研究把重点放在了子结构和基金会,因为这些组件的成本占20 - 40%的总成本,根据水深(11]。关于子结构,空间框架结构,包括三脚和夹克结构,是最有前途的。他们提供足够的强度和刚度在竞争成本过渡水深的大多数新风电场允许安装。关于基础,承载能力是最重要的因素在支持离岸风力涡轮机。估计承载力,soil-pile交互应该完全阐明取决于类型的基础:引力类型、桩类型,和严格的桶。
对于重力类型,大部分土壤表面的变形是感兴趣的,最基础和土壤之间的相互作用发生在接触表面之间的基础和土壤。然而,这种类型是唯一可行的浅水,因为造价水深成正比,因此昂贵过渡水深。因此,这类不再用于MW-class风力发电机安装在过渡水深。对于桩类型,土壤和一堆之间的比率的灵活性是感兴趣的,因为比灵活性管理土壤结构相互作用[12]。因此,弹性土与桩之间的比率来确定桩的规范很重要,包括大小和高度(13]。目前很多风力农场已经安装在过渡水深度与桩类型,因为它证明了可靠性。关于深和刚性沉箱类型,互动只出现下面,旁边的基础。基础的形状(纵横比)和土壤属性来评估影响互动很重要。如果基础非常严格的土壤相比,耦合的平移和转动刚度应考虑。
有趣的是,一个吸桶具有柔性桩和刚性沉箱的特点与土壤(关于互动14),使设计和建设更加困难和复杂。几个因素影响土壤和吸入桶之间的交互,包括尺寸、长宽比吸入桶,土壤性质和土壤之间的比率的灵活性和吸入桶。虽然设计吸桶是困难和复杂的,吸入桶比桩基础的过渡变得更加有前途的水深因为吸入桶经济和提供简单和快速安装(15]。此外,吸入桶可以帮助克服一些问题与桩的安装类型包括低水平的振动、噪声和悬浮沉积物。
几项研究已经进行了海上风力涡轮机的基础上部署吸入桶(16,17]。设计程序的安装吸桶沙子和泥土的建议(18,19]。实验研究在吸入桶的安装进行了砂和粘土来验证提出模型和提供适当的参数模型(20.,21]。承载力和抗性吸入桶在各种运行条件下也被研究[22,23]。此外,可塑性的影响和循环加载的行为观察分析了吸桶操作性能和刚度退化(24,25]。这些密集的研究阐述了模型的准确性吸入桶和为理解soil-pile交互提供了有用的信息。然而,许多建议高保真模型需要大量计算的努力计算海上风能转换系统的静态和动态响应(owc)包括海上风力涡轮机、子结构和基础。这些沉重的计算努力阻碍使用这些模型在商业风电场的设计阶段,因为数以百计的负载计算应该在子结构的实际设计和基础进行以确保owc的可靠性和安全性,在不同的操作条件。以前的实验研究与实验室模型试验或烟气传播领域进行试验。因此,不确定性仍然存在关于interapplicability结果的实验室模型试验、田间试验缩尺,和全面安装。此外,重要的站点土壤特性的变化和弹性模量的应变依赖导致许多困难和并发症的一个商业风电场的实际设计和施工。
因此,它是至关重要的理论和实验之间的桥梁,在学术研究和现场应用,从而减轻担心开发阶段的不确定性和提高预测精度商业海上风力发电场multipod吸入桶。为此,本研究提出一个简单而有效的设计过程及其验证方法。特别是,一个高效的集成框架,提出了预测owc的动态响应。这个框架也表明一种协作方法在土木工程和机械工程设计商业海上风电场。
从土木工程的角度来看,一个吸桶详细设计提供足够的承载力选择离岸风力涡轮机基于一个实际的土壤调查,包括针入度试验(CPT)和标准贯入试验(SPT)。然后,设计参数的基础被送入一个三维(3 d)有限元模型(FEM)估计海底的等效刚度矩阵。这个矩阵之间的耦合效应占海床的平移和旋转运动来提高预测精度。从机械工程的角度来看,通过高保真动态分析进行了三维有限元owc的等效刚度矩阵的海底获得通过土木工程作为边界条件。
两个全面测量活动也在建设和运营期间进行的。动态特性测量来验证预测的综合仿真框架在建设取得了重大进展。影响的力量由一艘船或航空/水动力激发力量从风和海浪被用于在四个阶段的激励结构建设。此外,结构健康监测系统(SHM)被安装在操作测量动态特性。数据测量使用单孔位微吹气扰动系统也用于集成仿真框架的验证和owc的动态响应的进化。比较预测和实验结果表明,几个重要的功能应该占owc准确预测的动态响应,包括吸入桶盖的刚度和弹性模量的应变依赖土壤。
2。集成仿真框架
图1展示了一个示意性的一个集成的仿真框架,预测owc的动态特性。owc应该预测的动态特性来确定规格的子结构设计和负荷计算阶段因为基本力频率(1 p和3 p)应避免在owc的第一固有频率操作(26,27]。因此,预测精度是非常重要的安全owc的可靠性和安全性,鉴于owc的设计寿命超过20年。集成框架提出此处分为两个部分。第一部分是估计一个6×6刚度矩阵代表的海床刚度包括土壤和吸入桶。刚度矩阵估算方法详细描述了通过实验和仿真部分2.1。第二部分是预测owc及其子结构的动态特性与简单但有效的建模方法从刚度矩阵约束边界条件 。风力发电机系统的建模和子结构详细描述部分2.2。
2.1。土壤和吸入桶
图2刚度矩阵显示了估计的过程 ,占土壤的刚度和吸入桶。因此,刚度矩阵代表海底连接子结构的动态特性作为一个统一的模型,如图1。
在步骤1中,土壤特性的安装位置owc的调查。候选人站点防波堤附近朝鲜半岛的西南海域。的确切位置是35°58′19.43“北(纬度)和126°30′53.39”东(经度)。网站的平均海平面13.6米。这个网站被选为试验台的owc建立设计过程和标准的商业开发海上风电场multipod子结构与吸入桶。
土壤调查,包括CPT SPT,通过网站进行了调查。注意网站调查进行CPT和SPT是不可或缺的在设计阶段的实际土壤特性的描述网站因为土壤特性是高度非线性和不同的网站。这个非线性包括应变依赖性,不同的动态行为取决于类型的土壤(即。、砂和粘土)、粒度、孔隙水压力。这种复杂性的主要原因是开发一个标准程序和代码的分析设计阶段的离岸风力农场。轴承阻力、摩擦阻力,并通过CPT测量孔隙水压力,而土壤采样在通过SPT深度。测试进行了深度为10.7米。
在步骤2中,每一层的土壤特性估计通过实验采集土壤样本深度。表1通过实验室实验显示了土壤特性估计。结果表明,该网站由三层组成,每一层有不同的土壤属性。沙子是主要在第一和第三层,而粘土是第二层(见表中占主导地位1)。
使用一个经验方程,杨氏模量 ,这是一个关键参数,描述了土动力学,可以估计测量锥尖轴承阻力在深度。不同的经验方程应该应用于估计杨氏模量砂和粘土,因为不同类型的土壤之间的内在差异。
估计初始切线剪切模量砂层、14实证模型。三种模式(28- - - - - -30.)直接计算初始切线剪切模量 。三种模式(29日,31日,32首先计算杨氏模量 ;然后,这个值被转换为初始切线剪切模量作为
八款车型(33- - - - - -40)首先计算横波的速度旅行通过土壤圆锥轴承阻力 ;然后,这个值被转换为初始切线剪切模量作为
这些值被校准与sec剪切模量的比值和初始切线剪切模量,即: ,对剪切应变考虑到杨氏模量(剪切)土壤显著依赖于剪切应变。的比例 从实验室获得了对剪切应变实验样本Saemangeum堤,这是附近owc的安装位置41)(图3(一个))。
(一)
(b)
估计杨氏模量粘土层,六个经验模型。一个模型(43)计算初始切线剪切模量 ,而剩下的5个模型(44- - - - - -48)计算横波的速度穿过土壤与锥轴承阻力 ;随后,估计速度是转化为初始切线剪切模量使用方程(2)。所有值都是校准与sec剪切模量的比值和初始切线剪切模量 对剪切应变占应变依赖。剪切strain-shear Vucetic和Dobry提出的模量曲线42)被用于这项研究计算杨氏模量粘土层(图3 (b))。塑性指数(PI) 30用于校准的粘土层的模量,因为π为29.7(见表1)。
最后,所有估计的值从不同的经验方程,不包括每一层的最大和最小值,平均和转化为杨氏模量应变(表2)。表2表明,杨氏模量显著降低越来越紧张 ,这表明应变依赖性的杨氏模量应考虑土壤支持owc因为owc加强的大叶片气动力作用在支承结构,通过它可能发生明显的变形;海洋中其他结构安装的设计气动力是最小化。
在步骤3中,进行了三维有限元分析(fea)阐明土壤结构之间的交互土壤和吸入桶的裙子。这个3 d有限元分析占多层特征与不同类型的土壤深度。不同价值观的杨氏模量也用于案例研究占土壤的压力依赖性。然后,一个弹性矩阵是一个集成的动态分析,计算下标在哪里表示吸入桶的裙子。因此,的柔度矩阵嵌入在土壤吸力桶的裙子。请注意,这个矩阵并不占吸入桶盖的灵活性。帽的灵活性在下一步估计。
关于3 d有限元分析,一个精致的模型描述土壤之间的交互和裙子是六角元素(图4)。吸入桶的直径和长度是6米和12米,分别和裙子是19毫米的厚度。使用以下属性的钢铁因为吸入桶是由钢铁:杨氏模量= 210 GPa,泊松比= 0.29,密度= 7850公斤/米3。所有表面的边界条件,除了顶部表面,被夹代表不变形的位置。进一步的细节在所述吸桶的尺寸不是因为它们超出了本研究的范围。
这个3 d有限元模型被用来计算一个6×6柔度矩阵(49),它被定义为 在哪里是一个灵活性的影响系数。吸入桶嵌入土壤的灵活性是类似于被动关节(50),这表明柔度矩阵包括一个零元素的数量
这种方法的基本假设是力量x(y)方向和时刻y(x)方向主要导致的变形x(y)方向。以类似方式,力量x(y)方向和时刻y(x主要为角位移)方向y(x)方向。注意,转化之间的耦合效应和转动自由度(自由度)是一个实际的物理现象的反应吸桶。因此,应该考虑耦合效应的准确评估土壤刚度等效。柔度矩阵的每个元素通过计算 在哪里和表示一个位移向量表示为和力向量表示为 。柔度矩阵的每个元素位移矢量计算吗和力向量当一个单元力(或单位)。具体地说,和计算与反应和 ,分别由3 d有限元分析当一个单位的力量 应用与其他零部队和时刻。以类似的方式,和计算与反应和通过三维有限元分析当一个单位的时刻 应用与其他零部队和时刻。
在步骤4中,进行了三维有限元分析来估计弹性矩阵的帽子,下标表示吸入桶的帽子。盖的直径在深度经历重大的改变,而单桩的直径保持不变。这种重大变化的形状出现在吸入桶提供足够的承载力相对较小的裙子的长度,而mono桩生成一个大型轴承力与桩的长度。这个直径显著变化可能引起应力集中和地方灵活性即使帽是强化了许多加强剂。三维有限元分析计算柔度矩阵是一种有效的解决方案因为复杂设计的帽子,帽是建模为2 d板和盖的边缘被认为是夹紧,裙子的边缘连接帽远比其他人更强硬(图5(一个))。这时,一个单位力或一个单位在三个方向应用计算6×6柔度矩阵变形的上限(数字5 (b)和5 (c))。
(一)
(b)
(c)
(d)
在步骤5中,一个等效弹性矩阵代表土壤的灵活性和计算吸桶
这个计算可以解释相似的两个弹簧串联的元素。一个春天的代表土壤的刚度和裙子,和其他代表的帽子。最后,等效刚度矩阵海底可以计算的矩阵求逆
这个刚度矩阵是用作一个子结构边界条件如前所述。
2.2。风力涡轮机和子结构
本研究模拟了WinDS3000 TC-2(斗山重工业和建设、韩国)三脚架子结构的风力涡轮机。WinDS3000 TC-2是一个3兆瓦海上风力涡轮机叶片有直径100米。WinDS3000规范的基础上,由斗山重工业&提供建筑、子结构设计防止整个系统的自然频率操作的频率。注意,不同规格的风力涡轮机不能改变网站因为涡轮机制造商需要补发证书当风力涡轮机的任何规范发生变化(27]。表3描述了塔的尺寸和详细的三脚架子结构。
GH刃的(DNV GL)是用来预测owc的固有频率。管状塔楼和子结构模型使用梁元素。发动机舱的组装、中心和叶片可以建模为一个质点。大会重达186吨;发动机舱、轮毂和叶片重128,28日和10吨,分别。当地的灵活性叶片、塔和短舱是微不足道的,因为一个形状改变塔或发动机舱很小和刀片MW-class owc有足够的刚度高于0.6赫兹的独家固有频率(51]。子结构被设计成三脚架吸入桶,因为海上气象塔的成本分析,预示的气象和海洋特殊研究单位(HeMOSU) 2,证实三脚架吸入桶的工程造价的一半的夹克成堆,同样的海底地质、建筑、运输、和供应链在韩国26]。注意候选人的平均海平面100 MW风电场的网站是20米左右,也就是说重力或磁单极子类型不经济可行52]。桩型施工也引发了许多环境问题,包括振动、噪音,悬浮沉积物。此外,建设HeMOSU-2只花了6 h,而HeMOSU-1,夹克成堆的被使用,花了两个月的安装(53]。钢的特性描述的部分2.1是用于塔和子结构。
附加质量的影响被认为是水下子结构,这被定义为子结构从海底的深度平均海平面的深度,因为水的附加质量有重大影响的固有频率和振型multipod子结构(54]。管状的内部空间元素低于海平面是由海水和外表面也在与海水接触,建议添加量质量是完全相关的变形形状一个元素。然而,最低的模式元素的变形有限元分析可以认为只是平移。因此,附加质量的内在和外在的水可以通过设置元素的区域(55]。
3所示。测量运动
3.1。测量施工
的进化动态响应测量施工的3 MW-class owc。测量框架包括四个阶段,如图6。固有频率测量时在每个阶段在建设取得重大进展。具体来说,固有频率测量完成后安装三脚架吸入桶在舞台上我(图6(一)完成安装后)和底部和中部塔在II期(图6 (b))。在第三阶段,完成安装后的固有频率测量的发动机舱顶部的塔(图6 (c))。最后,固有频率测量在四期完成安装后的中心和三个叶片(图6 (d))。
(一)
(b)
(c)
(d)
两个加速度计的灵敏度10 V / g是安装在顶部的过渡段测量加速度沿着两个方向互相垂直。图7 (d)显示了在过渡段上安装加速度计。
(一)
(b)
(c)
(d)
在实验中,结构在两个方面很兴奋。在一,一艘船被用来提供冲击力只有子结构在舞台上我,而在另一方面,自然激发风和海浪用于结构在建II期四期。注意,自然激动人心的力量从风和海浪是不足以激发的子结构阶段。因此,6.6吨的小船被用来提供冲击力子结构(图7 (c)),因为冲击力中白噪声在时域频域(56]。船慢慢地靠近着陆梯激发子结构(数字7(一)和7 (b));然后,动态响应测量。相比之下,结构在阶段II, III, IV兴奋足够自然海风和海浪。因此,自然频率阶段II, III, IV决定通过测量加速度和随后的光谱分析。
3.2。测量操作期间
单孔位微吹气扰动系统安装观察长期变化的动态响应owc操作期间,如加速度、应变、温度和海平面。owc的固有频率与子结构计算使用测量加速度和压力。测量加速度,10个加速度计安装在塔上的5个位置的owc沿垂直方向(图8(一个))。两个加速度计安装在不同高度在每个位置互相垂直。对于每一个集合,一个加速度计是对齐的北北(西北),风在现场的主要方向,而另一个加速度计是对齐的东北偏东(烯),垂直于风(图的主要方向8 (b))[57]。此外,4套应变仪安装之间的过渡段附近近海风力涡轮机系统和子结构测量弯曲变形。两套应变仪安装+ 0.5米是过渡段;一组是对齐的北北西和其他烯保持一致。其他两个组应变仪都是安装在−0.5米的过渡段。每组的全桥式应变仪。
(一)
(b)
(c)
4所示。结果与讨论
4.1。动态响应在建
以下4.4.1。阶段我
三脚架吸入桶的动态响应测量阶段相比,我预测的综合框架。计算固有频率的基础上一个实验阶段我执行,测量加速度(图9(一个)11.8年代的记录长度和采样频率256赫兹的转换为频域通过快速傅里叶变换(FFT)。然后,最大峰值频谱的决心(图9 (b))。因此,该决议在频域数据是0.085赫兹。图9(一个)显示了在时域测量加速度,它遵循传统的二阶系统的瞬态响应。这个观察可以解释的第一个模式是占主导地位的三脚架吸入桶嵌入到海底;因此,它控制整个owc的动态行为。的固有频率三脚架子结构通过光谱分析确定是3.30赫兹,如图9 (b)。
(一)
(b)
集成框架中四种不同情况下进行了研究比较,不仅吸桶的上限的影响也应变模量(表的依赖4)。在每种情况下,弹性矩阵只占土壤的刚度和吸入的裙子,在许多先前的研究,而柔度矩阵占所有刚度组件,包括土壤、吸入裙,和吸帽。在案例1中,假设应变小于10−3所有层,而在第二种情况,它被认为是大约0.01的所有层。在案例3中,两个最层被认为是经历一个大应变约为0.1,而深层经验大约0.01的变形,假定一个较小的变形发生在更深的一层,因为相对较高的刚度。4,大约0.1被认为是发生的大变形层。
最后两列的表4显示预测的固有频率(和相应的错误相比,用括号内所给的测量值)与相应的柔度矩阵计算。值得注意的是,相对较大的错误时遇到的柔度矩阵被认为是。错误的范围从8.18%到30.3%时只有柔度矩阵被认为是,而他们当柔度矩阵的范围从1.82%到14.2%被认为是。错误归咎于这种差异至少增加一倍,即,30.。3% vs. 14.2% (case 1) or 8.18% vs. 1.82% (case 4), when the same modulus for each layer was applied. The analysis suggests that the stiffness of the cap plays a critical role in the prediction of dynamic responses of the substructure. Therefore, the contribution of the cap should be considered.
从应变的角度依赖性,错误可能会减少土壤中考虑大变形。具体来说,测量值和预测值之间的误差为1.82%时的应变层被认为是大约0.1(例4与柔度矩阵 ),而测量和预测之间的误差是14.2%当劳损是假定为不到10−3(例1的柔度矩阵 )。
三脚架子结构的动态特性的分析,在舞台上我清楚地表明,帽的刚度和杨氏模量,占应变依赖性(58),应考虑准确预测owc及其子结构的动态响应。
4.1.2。第四阶段二世
在建的自然频率在第四阶段II也从测量获得加速度受到风浪的自然激发。在第四阶段II,加速度可以长期测量,因为这些实验在自然激发,而舞台我是使用一个进行冲击试验。因此,分析可能是在频域中进行高分辨率。风和波测量的加速度兴奋的125年代的采样频率为1707赫兹,这意味着在分析0.008赫兹的频率分辨率。图10显示了第四阶段II光谱分析的结果。这些频率光谱显示一个明显的峰值,即使结构自然激发下,表明自然激发海风和海浪足够确定结构的固有频率在建造中。
(一)
(b)
(c)
表5显示了一个比较固有频率的测量和预测价值。测量值与预测值比较病例显示我最大的和最小的错误阶段,即分别为例1和例4。类似于舞台,获得的结果错误4显示小于案件1。此外,案例1的错误百分比的柔度矩阵在II期小得多比阶段即观察表明,海底的等效刚度的贡献的固有频率owc II期比在较小的阶段以类似的方式,例4的错误与柔度矩阵分阶段II, III, IV相比下降阶段i的预测结果情况下4还表明,柔度矩阵显示更准确的预测相比,弹性矩阵 。总之,帽子的模型,该模型的刚度和应变依赖性增加预测精度。建议精准的预测模型和方法的动态子结构和基础是有用的在预测的长期退化土壤支持owc因为土壤降解速度比吸入桶和子结构(59]。
4.2。动态响应操作期间
图11显示数据的光谱分析的结果从一个单孔位微吹气扰动系统在空转(停止)和操作条件。在空转或停止条件,第一固有频率计算是0.318赫兹的谱加速度和应变测量在不同的位置,进一步验证,第一固有频率测量在四期是准确的。此外,光谱不表现出位置依赖性之间的西北和东北偏东。烯的光谱是为了简洁起见省略了这里。因此,无论是从加速度计测量数据和应变仪可以用来监控owc的固有频率。
(一)
(b)
(c)
(d)
然而,测量数据在额定生产是不同的,如图11 (c)和11 (d)风力涡轮机操作旋转速度为15.4 rpm(0.26赫兹)。测量加速度的固有频率没有出现(图1111 (c))。加速度谱简单地显示各种相关峰值1 p(转速)、3 p(叶片通过组件),及其谐波。相比之下,固有频率明显出现连同操作迫使频率测量应变(图11 (d))。同样的现象也发生在光谱测量使用加速度计和应变仪在东北偏东。这一观点可以用这一事实来解释各种辅助设备,包括油泵、冷却风扇,在操作和电气设备开启,这些机器增加背景振动噪声的水平。这可能的原因之前的研究测量固有频率与加速度计应用紧急停止后(60,61年]。换句话说,一个重要的冲击力会诱导与加速度计测量的动态响应(62年]。相比之下,应变的光谱显示owc的固有频率以及频率与操作有关。因此,可以推断,使用单孔位微吹气扰动测量应变是更有效的比在描述动态响应加速度或监视owc的自然频率的演化,因为这项研究的兴趣较低频率的频率。注意,加速度成正比位移对时间的二阶导数。这意味着加速度成正比的频率在频域。因此,压力将明显超过加速度频率较低,但加速度大于应变在高频率。
此外,固有频率在额定工作条件下(0.33赫兹)略高于怠速条件下(0.32赫兹)。这个结果是类似于63年),第一固有频率预测空转或停止条件下比测量频率略小。
一些分析方法已经应用于阐明负载动态响应的依赖性,这表明加载依赖主要是相关soil-pile交互。原因之一是静态推力owc诱导是明显大于动态和循环,如图12。这个静态负载改变土壤的摩擦角因为soil-pile互动的64年]。另一个原因是,土壤的等效刚度取决于嵌入的直径和长度的比率(60]。相对较大的比率增加了土壤和桩的抗弯刚度,从而增加第一固有频率随着负载owc诱导。这种现象可以解释的轻微增加固有频率测量通过SHM因为吸入桶的关键特征是相对较大直径的比例对嵌入的长度。在海底沉积物运输也会造成owc的动态特性的变化(61年]。航空的冲刷深度取决于时间,因为——和水动力载荷,从而改变了本征频率和模态阻尼。压实回填材料发生在波的存在,从而诱导压实深度。这一现象增加了摩擦角,从而改变owc的本征频率(64年]。
(一)
(b)
这个有趣的现象也可以拉动相关吸桶的进出机制。在操作条件下,一个重要的推力,这比循环力大,如图12,针对轴承力,这是一个主要的支持力量吸入桶。因此,土壤的等效刚度,包括吸入桶,增加。注意,吸入桶提供了两种结构的支持力量。一个是皮肤力和土壤之间的裙子。皮肤力与接触摩擦,这是受压力和土壤类型的影响。摩擦角的接触摩擦是独立的土壤,这是由土壤的固有特征。其他提示轴承力,支持力量从土壤和传播到周边的吸入桶。提示轴承力的贡献将是巨大的,僵硬的帽子也扮演着关键的角色,正如前面所示的案例研究。此外,提示轴承力是由摩擦角、剪切强度是一样的。
5。结论
本研究评估的动态特性owc通过仿真和实验。一个集成框架提出海底精确模型,包括土壤吸力桶的裙子,吸入桶盖。全面的实验也进行施工不同阶段以及在操作。可以得出以下结论:(我)帽的刚度吸桶中起关键作用的预测owc的固有频率。特别是刚度的贡献的帽吸入桶时更重要的预测子结构的动态响应嵌入在海底与吸入桶[65]。(2)弹性模量的应变依赖土壤的子结构的动态响应有很大的影响。然而,应变依赖性的影响是有限的关于预测整个结构的动态响应。因此,可以推断,吸入桶嵌入土壤应该设计一个专注于提供足够的承载力,而子结构淹没在海水中应该占owc及其子结构的动态响应。未来的工作将包括使用3 d有限元模型系统研究土壤和吸入桶来阐明应变对深度和soil-pile交互。(3)固有频率在运营阶段略有不同,在停止或闲置的条件。这可能是由于在海底soil-pile交互。具体来说,提示轴承力由推力力量有助于固有频率的演化取决于操作条件如停止和额定操作。(iv)在操作过程中,应变比加速度敏感测量的动态特性或长期演化的动态响应owc及其子结构。因此,应变测量可以用于预测的剩余使用寿命owc单孔位微吹气扰动系统。
命名法
| CPT: | 针入度试验 |
| 有限元分析: | 有限元分析 |
| 有限元法: | 有限元模型 |
| 烯: | 在东东北的 |
| FFT: | 快速傅里叶变换 |
| 西北: | 北北 |
| owc: | 海上风能转换系统 |
| 单孔位微吹气扰动: | 结构健康监测 |
| SPT: | 标准贯入度试验 |
| PI: | 塑性指数 |
| : | 柔度矩阵 |
| : | 柔度矩阵的海底 |
| : | 柔度矩阵吸入桶的土壤和裙子 |
| : | 柔度矩阵吸入桶盖 |
| : | 力矢量 |
| : | 刚度矩阵的海底 |
| : | 位移矢量 |
| : | 杨氏模量 |
| : | sec剪切模量 |
| : | 初始切线剪切模量 |
| : | 时刻方向 |
| : | 不排水抗剪强度 |
| : | 剪切波速 |
| : | 力量方向 |
| : | 锥尖轴承阻力 |
| : | 位移方向 |
| : | 角位移在方向 |
| : | 内摩擦角 |
| : | 应变 |
| : | 泊松比 |
| : | 单位重量含水量为零。 |
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
本研究支持的部分韩国研究所能源技术评估和规划(KETEP)(批准号20183010025730)(发展诊断和维护技术风力涡轮机的轮系)由朝鲜贸易部,工业和能源(MOTIE)和韩国国家研究基金会(NRF)授予由韩国政府(MSIT)(没有。2020 r1c1c1003829)。