Optimal design of Jacket-type offshore wind turbine support structures under earthquakes

論文翻譯標題: 套管式離岸風機支撐結構含地震作用下的最佳化設計
  • 黃 郁誠

學生論文: Doctoral Thesis

摘要

本研究基於IEC 61400-3規範,對具有風,浪,海流,地震和其他環境條件下的套管式海上風力發電機支撐結構在土壤-結構互制作用下進行了有限元素分析並進行了鋼用量的最佳化設計中,比較了地表加速度(PGA)為0 32 g和0 52 g的地震,並得出了地震荷載在設計中控制設計的結論。另外,為了提高計算效率,由於IEC規範內設計需要考量?多載重組合,因此進行了最終鋼設計的平行運算工作,提出了三種方案來克服過多的計算時間。從測試案例中可以看出,儘管要考慮的載重組合很多,但鋼設計卻受數量有限的負載情況的支配。在這項研究中,開發了鮑威爾(Powell’s Method)方法來確定疲勞載荷下海上風力發電機支撐結構中採用多調諧質量阻尼器(MTMD)的最佳剛度和阻尼係數。適當地使用這些阻尼器可以有效優化OWT支撐結構的疲勞問題。在本研究中使用NREL 5-MW OWT建立的葉片參數,並使用DTU 10-MW參考之一進行對照驗證。基於額定?率與葉片重量和支撐結構的鋼重量之間的關係,額定?率為9到15 MW的OWT是經濟與成本上最佳的設計尺寸範圍。並得到12兆瓦的是最佳選擇的結論,而15兆瓦以上的風機是不經濟的。研究中也設定了在兩次人工地震PGA = 0 32g和PGA = 0 36g的條件下,進行了在不同關閉時間下緊急關閉對支撐結構設計的影響。值得注意的是,在200秒後關閉風機可減少地震隊運作中風機的影響,而在地震預警後於地震發生前關閉風機可得到最佳的設計。結論證明,適當的停機時間設定可以在地震下獲得最佳的鋼結構設計。電腦輔助分析程式由 朱聖浩教授研究團隊所開發,分析程式與研究成果皆為公開資源。
獎項日期2020
原文English
監督員Shen-Haw Ju (Supervisor)

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