海上风机动冰力模型试验相似律研究

来源：计算力学学报杂志2021年第3期北京时间：

作者：柳英洲,施伟,王文华,李昕,王滨

单位：大连理工大学 建设工程学部抗震研究所, 大连 116024,大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 深海工程研究中心, 大连 116024,大连理工大学 建设工程学部抗震研究所, 大连 116024,大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 建设工程学部抗震研究所, 大连 116024,大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 大连 116024,中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司新能源工程院, 杭州 311122

摘要：相似律在模型试验中发挥着非常重要的作用，虽然目前静冰力模型试验的研究比较全面，但还没有一个完整适用的动冰力相似律作为动冰力模型试验基础。本文针对冰激结构振动中动冰力模型试验相似律，基于弹性相似与柯西（Cauchy）相似的联合相似准则，提出了两种动冰力相似律。建立并改进了能够反映冰与结构水平相互作用的相互作用系数。以NREL5MW单桩海上风机为例，通过是否考虑截面弯曲刚度相似分别给出了两种海上风机在海冰作用下原型与模型的相似关系。利用ANSYS/LS-DYNA有限元方法对原型和模型风机进行数值模拟并开展海冰作用下结构的动力响应分析。根据计算结果，基于不同冰厚的冰-海上风机相互作用分别对提出的两种动冰力相似律进行验证，并对两种相似律进行对比。结果表明，后者考虑了弯曲刚度相似虽然可以优化管壁厚度比尺，为模型加工提供方便，然而模拟精度不如前者。研究成果可为寒冷海域冰力模型试验的研究提供理论参考。

关键词：动冰荷载,相似律,模型试验,有限元方法,相互作用系数,

基金资助：浙江省深远海海上风电技术研究重点实验室开放基金（ZOE2020004）资助项目.