目錄
第1章 緒論 1
1.1 風力發(fā)電現狀 1
1.2 風力機結構和風電支撐結構簡介 2
1.2.1 風力機結構 2
1.2.2 風電支撐結構 3
1.3 風電支撐結構工程防災研究進展 6
1.3.1 風電支撐結構振動實測和健康監(jiān)測 6
1.3.2 風電支撐結構抗風 8
1.3.3 風電支撐結構抗震 9
1.3.4 風電支撐結構振動控制 11
參考文獻 18
第2章 風電支撐結構數值模擬及混合試驗 27
2.1 風電支撐結構分析軟件 27
2.1.1 通用有限元軟件 27
2.1.2 風電機組耦合仿真軟件 28
2.2 彈性邊界條件風電支撐結構模態(tài)分析 30
2.3 基于神經網絡的氣動荷載代理模型 33
2.3.1 仿真和訓練設置 34
2.3.2 氣動力代理計算模型 35
2.3.3 瞬態(tài)空氣動力學模型：LSTM網絡 39
2.3.4 瞬態(tài)空氣動力學模型：CNN 42
2.4 風電支撐結構混合試驗技術 44
2.4.1 混合試驗理論及結構工程應用 44
2.4.2 風力發(fā)電塔的混合試驗 46
2.4.3 FAST和其他有限元軟件的交互耦合分析 47
2.5 混合模擬軟件平臺開發(fā) 48
2.5.1 風電塔混合試驗方法原理 48
2.5.2 軟件平臺開發(fā) 49
2.5.3 混合模擬軟件平臺的數值驗證 52
2.5.4 Simulink-OpenFAST平臺二次開發(fā) 53
2.5.5 Simulink-OpenFAST平臺測試及驗證 55
參考文獻 57
第3章 風電支撐結構振動測試和健康診斷 61
3.1 風電支撐結構振動現場測試 61
3.1.1 振動測試結構介紹 61
3.1.2 接觸式傳感器振動實測 64
3.1.3 激光多普勒測振儀振動實測 66
3.1.4 微波干涉雷達振動實測 71
3.1.5 不同測試方式結果對比 74
3.2 風電塔健康監(jiān)測及數據分析方法 80
3.2.1 改進隨機子空間識別方法的開發(fā) 81
3.2.2 改進隨機子空間識別方法在風電機組塔架上的應用 86
3.2.3 結構振動評估 89
3.3 風電支撐結構損傷狀態(tài)數值模擬 91
3.3.1 風電平臺模型介紹 91
3.3.2 結構損傷動力學仿真模型 92
3.3.3 結構損傷狀態(tài)仿真及結果分析 94
3.4 基于深度學習算法的風電支撐結構損傷監(jiān)測 97
3.4.1 結構損傷監(jiān)測模型訓練與驗證 97
3.4.2 結構損傷程度及位置測試 100
參考文獻 103
第4章 風電支撐結構抗風分析 106
4.1 風荷載及其特征 106
4.1.1 良態(tài)風 106
4.1.2 風荷載計算 107
4.1.3 脈動風模擬 109
4.1.4 臺風 113
4.1.5 龍卷風 117
4.1.6 下擊暴流 121
4.2 良態(tài)風作用下風電支撐結構荷載響應分析 125
4.2.1 結構基本參數 125
4.2.2 有限元模型 126
4.2.3 擬靜力風振分析 129
4.2.4 風速時程模擬 132
4.2.5 風振響應時程分析 135
4.3 臺風作用下風電支撐結構響應分析 136
4.3.1 風電塔有限元模型 137
4.3.2 臺風荷載計算 138
4.3.3 臺風作用下動力響應分析 139
4.4 龍卷風作用下風電支撐結構響應分析 141
4.4.1 翼型截面對龍卷風作用的影響 141
4.4.2 塔高對龍卷風作用的影響 144
4.4.3 風力機葉片對龍卷風作用的影響 146
4.4.4 臨界龍卷風廓線 148
4.5 下擊暴流作用下風電支撐結構響應分析 150
4.5.1 模型及工況 150
4.5.2 下擊暴流分析 152
4.6 風電支撐結構在強風下的非線性時程分析和倒塌模擬 157
4.6.1 有限元模型和模態(tài)分析 157
4.6.2 風荷載模擬 159
4.6.3 不同入流方向下風電塔響應 162
4.6.4 風電塔屈曲和倒塌模式分析 164
4.7 海上風電支撐結構氣動-水動載荷耦合分析 168
4.7.1 海上風電支撐結構模型和仿真工況 168
4.7.2 風浪聯合作用下支撐結構動力響應特性 170
參考文獻 172
第5章 風電支撐結構抗震分析 177
5.1 適用于風電支撐結構的設計反應譜 177
5.1.1 風電支撐結構反應譜修正方法 178
5.1.2 案例分析 184
5.2 風電支撐結構在地震作用下的動力響應 189
5.2.1 不同頻譜特性地震動下風電塔破壞分析 189
5.2.2 不同頻譜特性地震動下某風電塔響應振動臺試驗研究 195
5.2.3 考慮風力機運轉工況的風電支撐結構地震響應分析 204
5.3 海上風電支撐結構風-浪-地震多物理場耦合動力分析 217
5.3.1 基于FAST的風電結構地震荷載計算方法 217
5.3.2 SAF開發(fā)及驗證 220
5.3.3 地震強度及氣動阻尼對風電結構動力學響應分析 222
5.3.4 土-結構耦合模型對海上風電結構地震動力響應影響分析 227
5.3.5 風-震耦合角對海上風電支撐結構地震動力響應影響分析 236
5.4 風電支撐結構在地震和風荷載作用下的失效概率評估 238
5.4.1 基本信息和有限元模型 238
5.4.2 地震危險性分析 239
5.4.3 風電塔抗震易損性分析 242
5.4.4 風危險性分析 246
5.4.5 風電塔抗風易損性分析 248
5.4.6 全概率下的對比討論 251
參考文獻 252
第6章 風電支撐結構減載抑振 256
6.1 風電支撐結構調諧減振 256
6.1.1 風電塔調諧減振技術的特點 256
6.1.2 調諧并聯慣容質量系統(tǒng) 257
6.2 風電塔耗能減振 262
6.2.1 剪刀撐阻尼裝置在風電塔中的減振優(yōu)化設計 262
6.2.2 拉索式減振耗能方法研究 275
6.3 風電支撐結構半主動控制及振動控制對比 284
6.3.1 測試案例 284
6.3.2 采用磁流變阻尼器的半主動變阻尼控制器 285
6.3.3 基于SAIVS系統(tǒng)的半主動變彈簧控制器 287
6.3.4 參數優(yōu)化 288
6.3.5 比較結果 288
6.4 海上10MW風電支撐結構振動控制及優(yōu)化 292
6.4.1 海上10MW風電支撐結構模型 292
6.4.2 環(huán)境荷載 294
6.4.3 TMD控制參數優(yōu)化及減振效果分析 297
參考文獻 301
索引 304