Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một phương pháp quang phổ để đánh giá hiệu quả hư hỏng mệt mỏi của cấu trúc hỗ trợ nổi cho tuabin gió ngoài khơi với việc xem xét các hiệu ứng liên kết khí động học
Tóm tắt
Bài báo này đề cập đến một phương pháp quang phổ để đánh giá chính xác hư hỏng mệt mỏi trong cấu trúc tuabin gió ngoài khơi nổi (FOWT) bằng cách xem xét các hiệu ứng liên kết phi tuyến giữa tải gió và tải sóng. Kết quả cho thấy rằng các mô men quang phổ dưới tải phối hợp có thể được ước lượng bằng tổng các mô men dưới tải chỉ gió và tải chỉ sóng, tuy nhiên, cần phải có một số điều chỉnh để xem xét các hiệu ứng liên kết phi tuyến. Một công thức để ước lượng phương sai của ứng suất dưới tải phối hợp như một hàm của tốc độ gió và chiều cao sóng đã được phát triển dựa trên một mô hình cơ học. Công thức này đã được mở rộng cho cả các mô men quang phổ cao hơn. Sau đó, phương pháp phát triển được áp dụng để đánh giá hư hỏng mệt mỏi trong một tuabin gió nổi bán ngập. Kết quả từ phương pháp phát triển về mặt hư hỏng mệt mỏi được so sánh với những kết quả từ phương pháp trực tiếp để xác thực. Một phương pháp hiệu quả để đánh giá hư hỏng mệt mỏi lâu dài của FOWT được hình dung dựa trên phương pháp đề xuất.
Từ khóa
#tuabin gió ngoài khơi; hư hỏng mệt mỏi; cấu trúc hỗ trợ nổi; phương pháp quang phổ; tải gió; tải sóng; hiệu ứng liên kết khí động họcTài liệu tham khảo
Díaz H, Guedes Soares C (2020) Review of the current status, technology and future trends of offshore wind farms. Ocean Eng 209:107381. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.107381
Renewables Consulting Group (2020) Global offshore wind: Annual market report 2020. In: Glob. Offshore Wind Rep. 2020. https://gwec.net/global-offshore-wind-report-2020/
Stewart G, Lackner M, Haid L, et al (2013) Assessing fatigue and ultimate load uncertainty in floating offshore wind turbines due to varying simulation length. In: Safety, reliab risk life-cycle perform struct infrastructures-Proc 11th Int Conf Struct Saf Reliab ICOSSAR 2013, pp 239–246. https://doi.org/10.1201/b16387-33
Kvittem MI, Moan T (2015) Time domain analysis procedures for fatigue assessment of a semi-submersible wind turbine. Mar Struct 40:38–59. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2014.10.009
Matsuishi M, Endo T (1968) Fatigue of metals subjected to varying stress. In: Proc Kyushu Branch Japan Soc Mech Eng, pp 37–40
Jung B-H, Ahn I-G, Seo S-K, Kim B-I (2020) Fatigue assessment of very large container ships considering springing effect based on stochastic approach. J Ocean Eng Technol 34:120–127. https://doi.org/10.26748/ksoe.2020.012
Kvittem MI, Moan T, Gao Z, Luan C (2011) Short-term fatigue analysis of semi-submersible wind turbine tower. In: Proc Offshore Mech Arct Eng-OMAE, pp 751–759. https://doi.org/10.1115/OMAE2011-50092
Jiao G, Moan T (1990) Probabilistic analysis of fatigue due to Gaussian load processes. Probabilistic Eng Mech 5:76–83. https://doi.org/10.1016/0266-8920(90)90010-H
Gao Z, Moan T (2006) Wave-induced fatigue damage of mooring chain under combined non-Gaussian low and wave frequency loads. In: Volume 3: Safety and reliability; materials technology; Douglas Faulkner symposium on reliability and ultimate strength of marine structures. ASMEDC, Hamburg, pp 203–209
Huang W, Moan T (2006) Fatigue under combined high and low frequency loads. In: Proc Int Conf Offshore Mech Arct Eng-OMAE, pp 149–156,https://doi.org/10.1115/OMAE2006-92247
Winerstein SR (1988) Nonlinear vibration models for extremes and fatigue. J Eng Mech 114:1772–1790. https://doi.org/10.1061/(asce)0733-9399(1988)114:10(1772)
Dirlik T (1985) Application of computers in fatigue analyses. PhD Thesis, Univ Warwick, pp 1319–1326. https://doi.org/10.1016/b978-008042268-8/50091-5
Bouyssy V, Naboishikov SM, Rackwitz R (1993) Comparison of analytical counting methods for Gaussian processes. Struct Saf 12:35–57. https://doi.org/10.1016/0167-4730(93)90017-U
Inoue T, Adilah A, Iijima K et al (2020) Discussion on coupling effect in structural load of FOWT for condensing wind and wave bins for spectral fatigue analysis. J Mar Sci Eng 8:1–18. https://doi.org/10.3390/jmse8110937
Kvittem MI, Moan T (2015) Frequency versus time domain fatigue analysis of a semisubmersible wind turbine tower. J Offshore Mech Arct Eng 137:1–12. https://doi.org/10.1115/1.4028340
Oh S, Ishii K, Hioki F, Suzuki H (2016) Outline of the dynamic analysis procedure in NK-UTWind ver5.0 for offshore floating wind turbine certification. In: Proc 15th World Wind Energy Conf
Sarpkaya T (2014) Wave forces on offshore structures. Cambridge University Press; Reprint edition, Cambridge
Jonkman B, Buhl M Jr (2005) FAST user’s guide. National Renewable Energy Laboratory, USA
Adilah A, Iijima K, Inoue T (2020) Spectral approach for fatigue damage evaluation of floating offshore wind turbine under combined wind and wave loads by considering the coupling effect. In: Proc Int Offshore Polar Eng Conf 2020-Octob, pp 355–364
Miner MA (1945) Cumulative damage in fatigue. J Appl Mech 12:A159–A164. https://doi.org/10.1115/1.4009458
NK Class (2013) Rules for the survey and construction of steel ships
Iijima K, Kawai M, Nihei Y, et al (2013) Conceptual design of a single-point-Moored FOWT and tank test for its motion characteristics. In: Proc Int Conf Offshore Mech Arct Eng-OMAE. https://doi.org/10.1115/OMAE2013-11259
Jonkman J, Butterfield S, Musial W, Scott G (2009) Definition of a 5-MW reference wind turbine for offshore system development. Contract. https://doi.org/10.2172/947422
International Electrotechnical Commission (2005) Wind turbines-Part 1: design requirements
Warnsinck WH (1964) Report of committee 1 on environmental conditions. In: Proc 2nd Int Sh Struct Congr (ISSC), Delft