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目前對于浮式風電基礎結構設計和強度分析等方面做的研究還較少。一部分學者設計了一種多柱TLP式SMW風電浮式基礎，進行了水動力載荷計算及運動分析。還有一些學者采用SESAM軟件計算了三浮桶式海上風電浮式基礎，得到了波浪載荷與運動響應。另外設計了垂直軸發(fā)電機的浮式基礎。
Dominique等人參考SMW風機設計Wind Float浮式基礎，采用勢流理論計算水動力性能，用于校核結構強度。學者設計了東海大橋風電場的單樁基礎和三腳架基礎，分析了兩種基礎的承載力。以下強度分析以SMW風機為例，探討了海上風電浮式基礎的結構設計、模型建立及整體強度計算方法，并進行實例計算分析。
設計的半潛型浮式基礎結構由帶壓水板的三立柱半潛型平臺和對稱式系泊系統(tǒng)組成，風機塔柱延伸到甲板下，依照DNV規(guī)范中柱穩(wěn)式平臺規(guī)定和方法進行立柱的設計，外部圓柱殼體由均勻間隔的環(huán)形梁與垂直布置的加強筋予以加強。立柱底部壓水板由鋼板和骨材構成。壓水板板厚和骨材尺寸參考海洋平臺規(guī)范設計。浮式基礎骨材布置如圖所示，參考坐標系的選取如圖所示，坐標原點0位于海平面等邊三角形的中心，x，y軸的正向，z軸正向垂直水面向上，且與塔架中心軸重合。浮式基礎結構材料選用高強度鋼，屈服極限為355MPa。浮式基礎的主要技術參數列表，浮式風力機系統(tǒng)的主要參數如表所示。
風機系統(tǒng)的整體選取三個節(jié)點，在這些節(jié)點上施加約束，排除剛體位移f。節(jié)點位置取在浮式基礎壓水板的下表面，在節(jié)點1處，UX=UY=UZ=0，在節(jié)點2處，UZ=0，在節(jié)點3處，UY=0。
風電浮式基礎承受的載荷主要有工作載荷與環(huán)境載荷。1)工作載荷工作載荷包括基礎自身的重力載荷和可變載荷，由軟件計算并自動施加到結構上。2)環(huán)境載荷①風載荷風載荷F和風傾力矩M按照《海上移動平臺入級與建造規(guī)范》計算。極限海況時風葉停轉，風載荷的計算公式，F為極限風載荷，單位N，M為極限風傾力矩，單位Nm，CDi為風輪的風阻力系數，CDz為塔架的風阻力系數，P為空氣密度，單位kg/m3，Vmax為極限風速，單位m/s，A為風輪的迎風面積，單位m2，H為輪毅高度，單位m，fh為高度h處的塔架截面直徑，單位m。②空氣動力載荷風機在運轉時的空氣動力載荷根據葉素理論的變螺距槳載荷計算方法計算，計算得到不同輪毅處風速的風推力如圖所示。③波浪載荷及海流載荷水下斜撐和水平撐等小尺度構件根據莫里森公式計算。對于立柱和壓水板，應用勢流理論并考慮波浪的繞射，計算波浪載荷。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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