考虑残余振动约束的高柔风电塔优化设计

发布时间：2024-06-30 08:26

　　随着风力发电市场的竞争日趋激烈,为了提高风电的经济效应,风力发电机的规模逐渐扩大,且风电塔的高度不断增加,此时高风电塔受到的风荷载更强也更稳定,相应的风电系统效率随之提高。为降低风电塔的成本,高风电塔需要设计成柔性的,但是,高柔风电塔给风电塔的强度疲劳和稳定性设计带来新的挑战。风电塔的一个突出问题是在紧急停机工况时,停机后结构往往会发生激烈的振动,这就是结构的残余振动。高柔风电塔的柔度很大,其残余振动会持续很长时间,严重影响风电塔的安全运行。为了在降低风电塔建造成本的同时确保风电塔的安全运行,本工作研究基于频率控制、考虑残余振动约束的多约束单管型风电塔的优化。忽略塔内平台和辅助结构,塔架简化成悬臂梁结构,描述截面的参数作为设计变量,上下限基于制造和物流的考虑。将材料体积最小化作为目标函数,塔架的固有频率约束根据柔性塔设计要求确定。将停机激励下的残余振动作为约束,通过取一系列不同的约束值来研究不同幅度的残余振动降低对风电塔优化设计的影响。采用了一个二次型积分形式的指标来衡量残余振动大小。运用李雅普诺夫方法,实现这一指标及其灵敏度的计算。通过这些措施,求解过程得到极大简化,从而克服了耗时过...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
    0.1 风电塔架减振研究的困难
    0.2 风电塔架减振优化的国内外研究现状
        0.2.1 国外研究现状
        0.2.2 国内研究现状
    0.3 本文的主要内容
1 本文研究理论基础
    1.1 结构优化设计介绍
        1.1.1 结构优化设计
        1.1.2 结构拓扑优化简介
        1.1.3 结构优化算法
    1.2 阻尼装置简介
    1.3 Bladed软件简介
        1.3.1 Bladed软件中阻尼的设置
        1.3.2 设计载荷工况
2 风电塔减振优化问题
    2.1 优化列式
    2.2 设计变量
    2.3 设计约束及灵敏度分析
        2.3.1 塔架固有频率约束及其灵敏度分析
        2.3.2 残余振动约束及其灵敏度分析
        2.3.3 塔顶位移约束及其灵敏度分析
    2.4 优化方法
3 某高柔风电塔的优化
    3.1 考虑残余振动约束的优化设计
    3.2 塔顶位移和残余振动约束对优化设计影响的比较
    3.3 简化阻尼装置对荷载影响的分析
4 阻尼器分布优化
    4.1 配置TMD的高柔塔瞬态分析
    4.2 阻尼器位置分布优化
    4.3 阻尼器质量分布优化
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3998585