CN115059731B 有效 应用于风机的弹簧摆式碰撞调谐质量阻尼器及设计方法
1.一种应用于风机的弹簧摆式碰撞调谐质量阻尼器的设计方法,其特征在于,阻尼器包括弹簧(1)、质量块(2)和粘滞阻尼器,所述弹簧(1)的顶端紧固于海上风机上,所述弹簧(1)的底端连接质量块(2),所述粘滞阻尼器安装于所述质量块(2)的下方,所述质量块(2)的两侧均安装有限位器(4),所述限位器(4)与所述质量块(2)接触的一侧设置有粘弹性层(5);
设计方法包括步骤:
1)建立单桩式海上风机塔架和单桩整体简化模型,并进行分析和处理,得到归一化的一阶振型多项式表达式;
2)基于欧拉-拉格朗日方程,建立单桩式海上风机和弹簧摆式碰撞调谐质量阻尼器的整体动力学模型;
3)基于谱表达的方法生成平稳随机脉动风场和不规则浪场;
4)在平稳随机脉动风场和不规则浪场的联合作用下,以风机稳态时程响应的标准差为目标,对弹簧摆式碰撞调谐质量阻尼器进行参数优化,得到弹簧摆式碰撞调谐质量阻尼器的最优频率比和最优阻尼比;
5)对于给定的碰撞刚度和恢复系数,调节碰撞参数来改善控制效果;对不同碰撞间隔下的弹簧摆式碰撞调谐质量阻尼器进行鲁棒性分析,分析其在频率失谐时的控制效果,并得到弹簧摆式碰撞调谐质量阻尼器应用于海上风机时的参数。
2.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,步骤2)的具体过程为:
所述欧拉-拉格朗日方程为:
其中T为动能,V表示势能,q表示风机和阻尼器的自由度,表示各自由度的速度;
推导得出整体动力学模型方程为:
其中M,C,K分别表示质量、刚度、阻尼矩阵,Qwind、Qwave分别为系统所受到的风荷载和浪荷载,F是由阻尼器产生的力;表示各自由度的加速度。
3.根据权利要求2所述的设计方法,其特征在于,在步骤3)中,平稳随机脉动风场采用IEC Kaimal谱模型,并应用叶素-动量理论生成风荷载,其自相关功率谱函数写为:
其中,f表示以Hz为单位的频率,σu为标准差,其表达式写为σu=TI·U0,TI为湍流强度,U0为平均风速,Lu为积分尺度参数,其中Lu=8.10Δu,Δu为湍流尺度参数。
4.根据权利要求3所述的设计方法,其特征在于,在步骤3)中,不规则波浪场采用Jonswap谱,并基于小振幅波理论和莫里森方程计算波浪力,其谱模型函数表达为:
其中,Hs和Tp分别表示有效波高和谱峰周期,fp=1/Tp为波峰频率,当f≤fp时,σ=0.07;当f>fp时,σ=0.09;γ表示峰形系数。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的设计方法,其特征在于,在步骤5)中,碰撞参数包括碰撞间隔和频率比。
6.根据权利要求5所述的设计方法,其特征在于,所述频率比≤0.9,碰撞间隔≤0.1m。
7.根据权利要求1~4中任意一项所述的设计方法,其特征在于,在步骤5)之后,还包括步骤6),在停机工况下,引入地震荷载,根据步骤5)得到的参数,选取多种工况与传统阻尼器TMD进行对比,验证阻尼器及参数设置的合理性。
8.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述限位器(4)为限位板。
9.根据权利要求1或2所述的设计方法,其特征在于,所述粘弹性层(5)为VHB胶或者HEDR橡胶。
现在,一起体验智慧芽的产品和服务
自动注册,无需人工审核,即可立即开始查询专利
立即注册
澳门正版图库

AI助手