3MW海上风机导管架基础结构设计开题报告

 2022-08-30 10:08

全文总字数:3869字

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着我国经济的高速发展,地球一次性能源的短缺以及环境的日益恶化,能源紧张的矛盾日益突出, 开发新型清洁能源已成为必然的趋势。风能作为一种清洁的可再生式能源,得到了世界各国的重视和开发。海上风能比内陆更大, 是由于气流流经海面的摩擦力较小, 风速较大, 且无任何障碍物。风由海上吹向内陆,动能很快消耗, 风速急剧减小, 可见建设海上风机、利用海风资源的前景非常可观。同时,高成本也制约着海上风电的快速发展,其中风机基础的投入成本就占总成本的有很大一部分,因此,大力发展比较经济的基础结构是海上风电场研究开发的主要课题。海上风机基础结构主要承受风、浪、流等长期循环荷载作用,与欧洲相比,我国近海海床地质条件差,因此在基础结构设计中对基础结构的承载能力提出更高的要求。我国海上风电场建设水域通常在20m以下,并且随着风电机组容量的增加以及海上风电场向更深水域的建设,并考虑到经济性及施工等因素的影响,多桩导管架式基础相比起传统大直径桩基础和常规的单立柱多桩导管架基础,经济性、适用性都更好。

导管架式海上风力发电机组支撑结构由海洋油气工业中的导管架平台发展而来,但与海洋油气平台在承载形式特点等方面存在较大的差异。海上风力发电机组支撑结构承受的主要荷载是水平荷载和倾覆力矩,而竖向荷载相对较小,所以在海上风力发电机组支撑结构设计中主要考虑结构的水平承载性能,竖向承载性能一般都能满足要求,在一般情况下不需对支撑结构的竖向承载性进行具体分析。目前随着海上风力发电的发展,国内外都对导管架式支撑结构和其他型式的支撑结构进行了多方面的研究。

海上风力发电机组支撑结构考虑的荷载主要包括自重、风荷载、波浪荷载、海流荷载,其他需要考虑的包括支撑结构施工荷载、基础沉降变形引起的荷载等[5]。对于几种现有的支撑结构型式,在进行力学分析的同时,也有部分学者在进行支撑结构型式改进或者优化研究。Chen I-Wen等学者对海上风机导管架支撑结构进行了分析与研究[19]。高建新则是对单桩式、独腿三桩式和导管架式三种基础型式分别进行结构计算分析[14]

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2. 研究的基本内容与方案

1.基本内容:

  1. 毕业设计调查,完成调研报告

  2. 论证,分析,确定海况

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    3. 研究计划与安排

    2月18日~3月3日第1~2周文献调研,明确设计方法和思路,完成开题报告

    3月4日~3月10日第3周开展设计方案比选,绘制设计草图

    3月11日~3月24日第4—5周完成载荷计算书,并确定导管架几何尺寸

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    4. 参考文献(12篇以上)

    [1]刘文白,李才志.近海风力发电导管架平台结构分析[J].计算机辅助工程,2008,(17):56-58.

    [2]宋础,刘汉中.海上风力发电场开发现状及趋势[J].电力勘测设计,2006,(2):55-58.

    [3]Park,J Kim,J Shin,Y Lee,J Park.3 MW class offshore wind turbine development[J].the official journal of the Korean Physical Society,2010:307-310.

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