| 摘要 | 第4-7页 |
| ABSTRACT | 第7-9页 |
| 主要符号表 | 第28-30页 |
| 1 研究背景及国内外研究综述 | 第30-47页 |
| 1.1 究背景及研究意义 | 第30-31页 |
| 1.2 国内外海上风机研究综述 | 第31-45页 |
| 1.2.1 海上风机分析方法的演化 | 第31-33页 |
| 1.2.2 海上风机动力反应研究 | 第33-37页 |
| 1.2.3 地震作用下海上风机动力反应分析 | 第37-41页 |
| 1.2.4 海上风机耦合分析中的热点问题 | 第41-43页 |
| 1.2.5 基于整体耦合方法的海上风机数值分析工具 | 第43-45页 |
| 1.3 研究目标及研究方法 | 第45-47页 |
| 1.3.1 研究目标 | 第45页 |
| 1.3.2 研究方法 | 第45-47页 |
| 2 样本风机设计及安全评价 | 第47-60页 |
| 2.1 样本风机设计 | 第47-53页 |
| 2.1.1 NREL 5MW风机基本参数 | 第47页 |
| 2.1.2 样本风机环境荷载参数 | 第47-48页 |
| 2.1.3 样本风机基本参数 | 第48-50页 |
| 2.1.4 样本风机桩基参数 | 第50-53页 |
| 2.2 样本风机安全评价 | 第53-58页 |
| 2.2.1 样本风机半整体模型 | 第53-55页 |
| 2.2.2 校核工况 | 第55-56页 |
| 2.2.3 基础结构承载力校核 | 第56-58页 |
| 2.3 基于简化整体模型的样本风机动力特性计算 | 第58-59页 |
| 2.4 本章小结 | 第59-60页 |
| 3 样本风机结构动力模型实验 | 第60-88页 |
| 3.1 实验方案 | 第60页 |
| 3.2 相似准则 | 第60-63页 |
| 3.2.1 水弹性相似律 | 第61页 |
| 3.2.2 牛顿相似准则 | 第61-63页 |
| 3.3 样本风机动力实验模型设计 | 第63-68页 |
| 3.3.1 支撑结构实验模型设计 | 第63页 |
| 3.3.2 桩土相互作用的实验模拟 | 第63-64页 |
| 3.3.3 风机叶片的实验模拟 | 第64-67页 |
| 3.3.4 地震实验设计工况 | 第67-68页 |
| 3.4 实验设备及传感器布置 | 第68-77页 |
| 3.4.1 简易风场模拟系统的开发 | 第68-72页 |
| 3.4.2 波流和地震联合模拟系统 | 第72-73页 |
| 3.4.3 实验模型传感器布置 | 第73-77页 |
| 3.5 模型实验相似准则验证 | 第77页 |
| 3.6 实验数据分析 | 第77-86页 |
| 3.6.1 地震荷载单独作用下的结构反应 | 第77-80页 |
| 3.6.2 稳态风场作用下的结构反应 | 第80-81页 |
| 3.6.3 规则波浪和均匀海流作用下的结构反应 | 第81页 |
| 3.6.4 地震和风荷载联合作用下结构反应 | 第81-83页 |
| 3.6.5 地震和海况荷载联合作用下结构反应 | 第83-84页 |
| 3.6.6 地震、风和波流荷载联合作用下的结构反应 | 第84-86页 |
| 3.7 本章小结 | 第86-88页 |
| 4 地震作用下海上风机整体耦合分析理论 | 第88-105页 |
| 4.1 空气动力学基本理论 | 第88-97页 |
| 4.1.1 一维动量理论 | 第88-90页 |
| 4.1.2 叶素-动量理论(BEM) | 第90-95页 |
| 4.1.3 普朗特叶尖损失因子(Pratel Tip Loss Factor) | 第95-96页 |
| 4.1.4 葛朗沃特修正(Glauert Correction for High Values of a) | 第96-97页 |
| 4.2 水动力荷载计算模型 | 第97-99页 |
| 4.2.1 Morison方程 | 第97页 |
| 4.2.2 势流理论 | 第97-98页 |
| 4.2.3 波浪理论方法对比 | 第98-99页 |
| 4.3 地震荷载计算模型 | 第99页 |
| 4.4 空气动力荷载和波浪联合作用下海上风机运动方程 | 第99-102页 |
| 4.5 地震、风和波浪联合作用下海上风机运动方程 | 第102-104页 |
| 4.6 本章小结 | 第104-105页 |
| 5 地震作用下固定式海上风机动力响应 | 第105-123页 |
| 5.1 地震作用下海上风机计算工况 | 第105-109页 |
| 5.1.1 海上风机设计规范规定的地震组合工况 | 第105页 |
| 5.1.2 地震波选取 | 第105-107页 |
| 5.1.3 海上风机地震反应分析计算工况 | 第107-109页 |
| 5.2 样本风机整体耦合模型的建立 | 第109-114页 |
| 5.2.1 地震作用下海上风机整体耦合分析模型 | 第109-111页 |
| 5.2.2 地震荷载计算模块验证-地震单独作用 | 第111-113页 |
| 5.2.3 地震荷载计算模块验证-空气动力荷载与地震联合作用 | 第113-114页 |
| 5.3 样本风机整体结构动力特性 | 第114-115页 |
| 5.4 地震作用下样本风机叶尖位移反应 | 第115-117页 |
| 5.5 地震作用下风机塔筒加速度反应 | 第117-119页 |
| 5.6 地震作用下样本风机基础反应 | 第119-122页 |
| 5.7 本章小结 | 第122-123页 |
| 6 地震、风和波浪联合作用下海上风机耦合反应分析 | 第123-160页 |
| 6.1 环境因素计算方法 | 第123-125页 |
| 6.1.1 湍流模型 | 第123-124页 |
| 6.1.2 波浪谱模型 | 第124-125页 |
| 6.2 风和波浪联合作用下海上风机耦合反应分析 | 第125-131页 |
| 6.2.1 风和波浪联合作用下叶尖位移 | 第125-127页 |
| 6.2.2 风和波浪联合作用下样本风机塔筒反应 | 第127-129页 |
| 6.2.3 风和波浪联合作用下样本风机基础反应 | 第129-131页 |
| 6.3 地震、风和波浪联合作用下样本风机整体耦合反应分析 | 第131-143页 |
| 6.3.1 地震组合工况作用下叶尖位移反应 | 第131-135页 |
| 6.3.2 地震组合工况作用下风机塔筒动力反应 | 第135-139页 |
| 6.3.3 地震组合工况下风机基础反应 | 第139-143页 |
| 6.4 侧向地震作用下样本风机反应对比 | 第143-147页 |
| 6.4.1 侧向地震作用下叶尖位移对比 | 第144-145页 |
| 6.4.2 侧向地震作用下塔筒加速度对比 | 第145-146页 |
| 6.4.3 侧向地震作用下基础反应对比 | 第146-147页 |
| 6.5 地震作用下样本风机伺服控制策略初步研究 | 第147-155页 |
| 6.5.1 风机叶片桨矩角和高速传动轴转速 | 第147-148页 |
| 6.5.2 顺桨制动作用下的风机叶片位移 | 第148-150页 |
| 6.5.3 顺桨制动作用下的风机塔筒加速度 | 第150-152页 |
| 6.5.4 顺桨制动作用下的风机基础反应 | 第152-155页 |
| 6.6 各计算工况下样本风机结构反应对比 | 第155-159页 |
| 6.6.1 各工况下样本风机叶尖位移反应对比 | 第155-156页 |
| 6.6.2 各工况下样本风机塔筒加速度对比 | 第156-158页 |
| 6.6.3 各工况下样本风机基础反应对比 | 第158-159页 |
| 6.7 本章小结 | 第159-160页 |
| 7 海上风机TMD控制研究 | 第160-193页 |
| 7.1 TMD耦合运动控制方程 | 第160-164页 |
| 7.2 地震荷载单独作用工况 | 第164-181页 |
| 7.2.1 地震荷载作用下叶尖位移的TMD控制 | 第164-169页 |
| 7.2.2 地震荷载作用下风机塔筒加速度的TMD控制 | 第169-175页 |
| 7.2.3 地震荷载作用下风机基础倾覆力矩的TMD控制 | 第175-180页 |
| 7.2.4 地震荷载作用下样本风机最优TMD控制方案 | 第180-181页 |
| 7.3 空气动力荷载和波浪荷载联合作用工况 | 第181-191页 |
| 7.3.1 环境荷载联合作用工况叶尖位移的TMD控制 | 第181-184页 |
| 7.3.2 环境荷载联合作用工况塔筒加速度的TMD控制 | 第184-187页 |
| 7.3.3 环境荷载联合作用工况风机基础倾覆力矩的TMD控制 | 第187-190页 |
| 7.3.4 环境荷载组合工况下样本风机最优TMD控制方案 | 第190-191页 |
| 7.4 本章小结 | 第191-193页 |
| 8 地震组合工况下海上风机MTMD控制方法 | 第193-240页 |
| 8.1 MTMD耦合运动控制方程 | 第193页 |
| 8.2 MTMD设计参数 | 第193-197页 |
| 8.3 单独地震工况MTMD控制 | 第197-209页 |
| 8.3.1 单独地震作用叶尖位移MTMD控制 | 第197-200页 |
| 8.3.2 单独地震作用塔筒加速度MTMD控制 | 第200-205页 |
| 8.3.3 单独地震作用基础倾覆力矩MTMD控制 | 第205-208页 |
| 8.3.4 单独地震作用下最有效控制方案对比 | 第208-209页 |
| 8.4 空气动力荷载与波浪荷载组合工况MTMD控制 | 第209-216页 |
| 8.4.1 环境荷载组合工况叶尖位移MTMD控制 | 第209-211页 |
| 8.4.2 环境荷载组合工况塔筒顶部加速度MTMD控制 | 第211-213页 |
| 8.4.3 环境荷载组合工况基础倾覆力矩MTMD控制 | 第213-215页 |
| 8.4.4 环境荷载组合工况下最有效控制方案对比 | 第215-216页 |
| 8.5 地震组合工况MTMD控制 | 第216-239页 |
| 8.5.1 地震组合工况叶尖位移MTMD控制 | 第216-218页 |
| 8.5.2 地震组合工况塔筒加速度MTMD控制 | 第218-228页 |
| 8.5.3 地震组合工况风机基础倾覆力矩MTMD控制 | 第228-237页 |
| 8.5.4 地震组合工况最有效控制方案对比 | 第237-239页 |
| 8.6 本章小结 | 第239-240页 |
| 9 结论与展望 | 第240-243页 |
| 9.1 结论 | 第240-241页 |
| 9.2 创新点 | 第241-242页 |
| 9.3 展望 | 第242-243页 |
| 参考文献 | 第243-250页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第250-252页 |
| 致谢 | 第252-253页 |
| 作者简介 | 第253页 |
