风载荷对单柱式海上风力机船舶碰撞影响研究

来源：水资源与水工程学报杂志2017年第5期北京时间：

作者：余万，丁勤卫，李春，周红杰，叶舟

单位：上海理工大学能源与动力工程学院

摘要：随着海上风能的开发与利用，船舶与海上风力机的碰撞风险正逐渐上升。为此采用非线性有限元软件LS-DYNA模拟速度为2m/s质量为5000 t的船舶与3 MN单柱式海上风力机碰撞过程，研究有、无风载荷及风载荷作用方向对风力机结构动力响应影响，对比分析了碰撞力、塔顶位移、塔顶加速度以及撞击处塔架等效塑性应变。其结果表明：风载荷对风力机船舶碰撞动力响应影响很大，碰撞力相对差异约为1%，塔顶位移相对差异约为10.9%，塔顶加速度相对差异约为17.5%，撞击处等效塑性应变相对差异约为3.05%；海上风力机船舶碰撞动力响应在不同风载荷作用方向上有着很大的差异，不同风载荷作用方向上最大与最小的碰撞力、塔顶位移、塔顶加速度以及撞击处等效塑性应变相对差异分别为28.5%、57%、62.5%以及9.5%；塔架纵向摆动随着风载荷的作用方向产生很大变化，最大值为0.505 m，最小值为0.0393 m。研究结果可为海上风力机抗碰撞防护性能研究及设计提供理论参考。

关键词：有限元,单柱式,海上风力机,船舶碰撞,LS-DYNA,风载荷

基金资助：国家自然科学基金项目（51676131、51176129）； 上海市科学技术委员会项目（13DZ2260900）