考虑脉动风影响的风电塔风致动力响应数值分析与现场监.pdf

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1、第45卷增刊1土木工程学报Vol．452012年CHINACIVILENGINEERINGJOURNAL2012考虑脉动风影响的风电塔风致动力响应数值分析与现场监测比较1112黄帅宋波贺文山韦伟(1．北京科技大学，北京100083;2．中国国电南方分公司，广东广州510623)摘要:本文基于“风轮-机舱-塔体”三维仿真模型，进行风电塔在暴风荷载作用下的风致动力响应分析，并基于规范中的风荷载计算方法与动力分析方法对风电塔的应力、位移和内力进行计算分析，同时研究风电塔风轮受不利风向影响时的力学特性变化规律，并对风电塔在常规风荷载作用下的应力

2、和位移进行现场监测比较研究。结果表明，基于规范计算的风电塔的应力、位移及内力要比动力分析的计算值偏小;脉动风时程激励下，风电塔的最大应力值低于结构的最小许用应力值，但结构顶部的水平位移超过结构的位移限值，在风电塔设计中应予以注意。风电塔受不利方向的暴风影响会产生很大的内力，塔底最大剪力和弯矩增大了91%和106%，在风电塔设计过程中应该重点考虑;基于常规风荷载作用下的应力和位移的数值仿真结果与监测结果吻合较好。关键词:风电塔结构;脉动风;动力响应;现场监测;暴风荷载+中图分类号:TU312．1文献标识码:A文章编号:1000-131X(

3、2012)S1-0102-05Numericalanalysisofdynamicresponseandin-sitemonitoringofwindpowertowerconsideringtheinfluenceofthefluctuatingwindload1112HuangShuaiSongBoHeWenshanWeiWei(1．UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China;2．ChinaGuodianCorporationSouthernBranch，G

4、uangzhou510623，China)Abstract:Basedonthefiniteelementmodel，rotor-cabin-tower，ofwindpowertower，dynamicresponseunderthestormloadisanalyzed，Thestress，displacementandinternalforceofthewindpowertowerarecalculatedbasedonthecalculationmethodofregulationandtime-history．Changerul

5、esofmechanicalcharacteristicsofwindpowertowerinfluencedbytheworstwinddirection，andfieldmonitoringunderthecommonwindloadareanalyzed．Theresultsshowthatthestress，displacementandinternalforceofdynamicanalysisaregreaterthanthatcalculatedbyregulation．Themaximumstressvalueissma

6、llerthantheminimumpermissiblestress，howeverthedisplacementatthetopofwindpowertowerisgreaterthanallowabledeformationincode．Themaximumshearandbendingmomentinfluencedbytheworstwinddirectionofthestormincreased91%and106%．Simulationresultshaveagoodagreementwiththemonitoringres

7、ults，andthemonitoringresultsaregreaterthanthesimulationresults．Keywords:windpowertowerstructure;fluctuatingwind;dynamicresponse;in-sitemonitoring;stormloadE-mail:songbo@ces．ustb．edu．cn国内外对高耸结构的风振响应作了大量研究。［1］引言LuongVanBinha等提出了等效静风荷载评价公式;［2］Harrison等提出了在对风电塔进行分析时，可以将叶风电塔本

8、身属于典型的头重脚轻薄壁高耸结构，片的运动简化成一个弯矩施加于结构上，但这只适用［3］这使得结构很容易由于振动而导致弯曲变形过大造于对风电塔进行静态分析;P．J．Murtagh等研究了风成倾倒破坏，因此，深