振动与冲击2021，Vol.40Issue(3) ：19-27.DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2021.03.003

风浪联合作用下海上风力涡轮机的碰撞阻尼减振控制

Pounding tuned mass damper for vibration control of offshore wind turbine subjected to combined wind and wave excitations

孔凡 夏红兵 孙超 李书进
振动与冲击2021，Vol.40Issue(3) ：19-27.DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2021.03.003
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风浪联合作用下海上风力涡轮机的碰撞阻尼减振控制

Pounding tuned mass damper for vibration control of offshore wind turbine subjected to combined wind and wave excitations

孔凡 1夏红兵 2孙超 3李书进1
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作者信息

  • 1. 武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉 430070
  • 2. 武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉 430070;中信建筑设计研究总院有限公司,武汉 430014
  • 3. 路易斯安那州立大学土木与环境工程系,巴吞鲁日 70803
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摘要

提出利用碰撞调谐质量阻尼器(Pounding Tuned Mass Damper,PTMD)控制近海单桩风力涡轮机塔身在风浪联合作用下的结构振动.为此,利用拉格朗日方程推导风浪联合作用下风机与PTMD 的耦合动力方程并据此分析了相关控制效果.具体而言,结构模型方面,以美国国家可再生能源实验室(NREL)的5 MW基准单桩海上风力涡轮机为研究对象,利用非线性黏弹性模型描述阻尼装置的碰撞过程,并在塔体模型中考虑基础土壤效应.风浪外荷载方面,采用考虑普朗特叶尖损失因子(Prandtl's Tip Loss Factor)和格劳厄特校正(Glauert Correction)的叶素动量法计算风湍流作用在叶片上的气动荷载,并利用Morison方程计算满足JONSWAP谱的随机波浪荷载.研究发现,碰撞调谐质量阻尼器对塔顶响应的控制效果较好;引入的碰撞机制使调谐质量阻尼器鲁棒性提高,使之在参数失调的情况下仍能保持较好的振动控制效果.

关键词

近海风机/被动控制/碰撞调谐质量阻尼器/风浪联合作用

引用本文复制引用

基金项目

国家自然科学基金(51678464)

出版年

2021
振动与冲击
中国振动工程学会 上海交通大学 上海市振动工程学会

振动与冲击

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.898
ISSN：1000-3835
被引量5
参考文献量4
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