海上风电机组支撑结构的设计方法技术

本发明专利技术涉及海上风电机组支撑结构技术领域，具体提供一种海上风电机组支撑结构的设计方法，旨在解决参考海洋石油平台的设计规范设计的海上风电机组的支撑结构在实际使用中无法达到预期的使用寿命甚至在极端工况下失效损毁的问题。为此目的，本发明专利技术的设计方法主要包括：选定海上风电机组的初始支撑结构；在DLC1和DLC6工况下进行整机极限载荷计算得到多个极限工况；计算初始支撑结构在每个极限工况下的最大位移；增加初始支撑结构的底面尺寸和高度得到初始优化设计域；列出拓扑优化列式并对初始优化设计域进行多目标拓扑优化得到优化支撑结构；比较优化支撑结构与初始支撑结构的静动态性能并选择性地将优化支撑结构确定为最终设计支撑结构。定为最终设计支撑结构。定为最终设计支撑结构。

【技术实现步骤摘要】
海上风电机组支撑结构的设计方法


[0001]本专利技术涉及海上风电机组支撑结构
，具体提供一种海上风电机组支撑结构的设计方法。

技术介绍

[0002]通常，海上风电机组固定至塔筒的顶端，塔筒的顶端与支撑结构的顶端固定连接，支撑结构的底端固定在海底，支撑结构的顶端伸出海平面，该支撑结构通常为四腿桁架式多导管架。目前，海上风电机组的四腿桁架式多导管架在设计时通常参考海洋石油平台的设计规范等。
[0003]不过，海上风电机组的整机(海上风电机组、塔筒和支撑结构组成的整体)与海洋石油平台的受力特性存在一定的差异。作为典型的动力设备，海上风电机组运行时对外部载荷和结构振动有着较强的影响。在参考海洋石油平台的设计规范等对海上风电机组的四腿桁架式多导管架进行设计时，仅利用波浪、风载荷等计算公式进行简单模拟，在力学机理上存在缺陷，无法实现环境载荷的真实耦合，导致海上风电机组的支撑结构在实际使用中无法达到预期的使用寿命甚至在极端工况下失效损毁。
[0004]因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
专利技术内容
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电机组支撑结构的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：S1、选定所述海上风电机组的初始支撑结构使得所述海上风电机组的整机固有频率偏离所述海上风电机组的风轮和叶片的转动频率范围，其中所述初始支撑结构为四腿桁架式多导管架；S2、在IEC 61400
‑
3设计要求中的DLC1和DLC6工况下对所述海上风电机组进行整机极限载荷计算得到多个极限工况；S3、计算所述初始支撑结构在每个所述极限工况下的最大位移；S4、在所述初始支撑结构的基础上增加底面尺寸和高度得到初始优化设计域；S5、以确定多工况柔顺度的加权和最小化为目标，设置体积比，列出拓扑优化列式；S6、根据所述拓扑优化列式对所述初始优化设计域进行多目标拓扑优化得到优化支撑结构；S7、比较所述优化支撑结构与所述初始支撑结构的静动态性能，若所述优化支撑结构的静动态性能优于所述初始支撑结构的静动态性能，则将所述优化支撑结构确定为最终设计支撑结构，否则返回步骤S4。2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤S2具体包括：在IEC 61400
‑
3设计要求中的DLC1和DLC6工况下采用DNV Bladed
TM
软件对所述海上风电机组进行整机极限载荷计算得到所述多个极限工况。3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤S3具体包括：在ANSYS
TM
软件中，采用Beam188梁单元模拟所述初始支撑结构和所述海上风电机组的塔筒结构，通过多点约束MPC184单元实现载荷传递，得到所述初始支撑结构在每个所述极限工况下的最大位移。4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤S4具体包括：在所述初始支撑结构的基础上增加底面尺寸和高度并保持所述初始支撑结构的四条纵梁的倾斜角度不变，进而得到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙凯，许世森，张承婉，徐越，张锦华，陆飞宇，刘鑫，李继升，余卓璟，周昳鸣，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：