漂浮式风力机结构动力学响应TMD控制及其参数优化研究

摘要：

漂浮式风力机的稳定性研究已成为风电领域中颇具挑战性的问题.分别采用湍流风谱和波浪谱方法建立速度、方向均剧烈波动的湍流风和不规则波,以ITI Barge平台漂浮式风力机为研究对象,提出在机舱配置调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)对风力机进行稳定性控制,基于气动-水动-伺服-弹性仿真平台FAST计算了风波联合作用下TMD风力机的动力学特性,并进一步采用多岛遗传算法对TMD诸结构参数(质量、刚度和阻尼)进行优化设计.结果表明:机舱配置TMD可实现漂浮式风力机稳定性的控制,平台横荡、横摇运动幅度和塔尖侧向位移均明显减小;塔尖侧向位移及平台横摇幅值随TMD质量增加均呈现出先减小后增大的趋势,阻尼及刚度变化对其影响较小;质量为21 393kg、阻尼为13 635 N/(m/s)及刚度为6 828 N/m为最优的TMD结构参数;配置优化TMD后,漂浮式风力机横摇运动及塔尖侧向位移降低效果更明显,稳定性分别提高了约53％和50％;计算结果验证了所提出TMD控制、优化方法及优化结果的有效性和可靠性,可为海上漂浮式风力机的稳定性研究提供参考.

关键词：漂浮式风力机、调频质量阻尼器、多岛遗传算法、横摇、湍流风、不规则波

所属期刊栏目：37

分类号：TK83(风能、风力机械)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51176129,51676131

在线出版日期：2019-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：61-70