海上风机结构工作性态与运行荷载识别方法研究

基本信息
批准号:51709202
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:董霄峰
学科分类:
依托单位:天津大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:武永新,赵悦,刘纯希,周欢,姜军倪,鲁文鹤
关键词:
动力响应特性参数识别海上风电原型观测
结项摘要

Considering the complex ocean environment,accurate identification and grasp on the operational behaviors and load characteristics of offshore wind turbine are not only considered to provide structural operational security evaluation with the prerequisite and key indicators, but also play an important guiding significance to the further research on the coupling vibration mechanism of offshore wind turbine structure. In order to solve this above problem, the methods of the prototype measurement, theoretical method research and numerical simulation are planning to taken as the main means and the identification method research about the operational behaviors and load characteristics of offshore wind turbine structure under the complex multifactor coupling condition will be carried out. Based on the measured data, the basic vibration characteristics and mechanism of offshore wind turbine under various operational conditions will be firstly discussed; Considering the influence on the wind turbine vibration resulted from stronger time-variant harmonic excitations, a set of accurate identification method on the structural operational model parameters will also be proposed at the range of full unit load; Meanwhile, the method of structural vibration source identification is planned to be establish to find and summarize real-time change features of vibration sources and their effect on structural operational safety for offshore wind turbine under the different operational conditions; In condition, the internal relationship among wind turbine structure, operational excitations and structural vibration responses is expected to be confirmed to demonstrate the influence factors and change rules of various loads for the offshore wind turbine combined feedback analysis with optimization identification method. Lastly, it is expectation that the researches can offer the essential base of methods and technologies for real-time efficient minoring control and operational security evaluation of offshore wind turbine structure.

海上风机所处运行环境复杂,准确识别与掌握海上风机结构工作性态及其所受荷载特性,不仅是风机运行安全性评估的必备条件和关键指标,同时对海上风机结构耦联振动机理的深入研究也具有重要的指导意义。本项目拟以原型观测、方法研究与数值模拟为主要手段,开展复杂多因素耦合条件下海上风机结构工作性态与运行荷载的识别方法研究。以现场实测资料为基础,探索海上风机结构不同运行工况下基本振动特性及致振机理;考虑时变强谐波激励对风机振动的影响,研发全负荷范围内海上风机结构的工作模态参数精细识别方法;构建结构振源识别理论方法,挖掘海上风机结构在不同运行状态下振源的实时变化特性及各振源对风机运行安全的影响;明确风机结构、运行荷载与振动响应三者间的内在关系,通过反馈分析与优化识别相联合的方法,阐释海上风机结构环境与运行荷载的影响因素与变化规律。研究成果以期为海上风机结构实时高效监控与运行安全评估提供必要的方法支撑与技术支持。

项目摘要

海上风机所处运行环境复杂,准确识别与掌握海上风机结构工作性态及其所受荷载特性,不仅是风机运行安全性评估的必备条件和关键指标,同时对海上风机结构耦联振动机理的深入研究也具有重要的指导意义。本项目以原型观测、方法研究与数值模拟为主要手段,开展复杂多因素耦合条件下海上风机结构工作性态与运行荷载的识别方法研究。以现场实测资料为基础,分析了海上风机结构运行状态下振动响应特性及其随运行因素变化规律,明确了海上风机结构不同运行工况下致振机理;建立了海上风机结构整机振动理论模型,揭示了海上风机横、纵向振动的诱发机理与关键影响因素;建立了一套适用于海上风机结构全负荷范围工作模态参数识别的完整方法体系,应用于实际工程中海上风机的共振校核与阻尼特性研究;构建了一套海上风机结构振源识别及能量精细提取方法,挖掘了海上风机在不同运行状态下振源的实时变化特性及各振源对风机运行安全的影响,重点揭示了1P、3P等谐波振源能量随运行因素的变化规律;提出了一种适用于多源荷载激励下的基于阶跃函数假设载识别方法,明确了海上风机结构运行状态下所受荷载随风速、转速等运行条件变化的规律及影响程度。研究成果对准确掌握海上风机结构振动特性与致振机理、工作性态及运行荷载特性提供了理论方法基础,也为未来海上风机结构运行状况的实时监测与安全性评估提供了必要的方法与技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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