華盛頓，2021 年 8 月 24 日——隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，能源需求也隨之上升。通過化石燃料滿足這種能源需求變得越來越不可取，因為這會帶來環(huán)境和氣候風險。
一種解決方案是采用風電等可再生能源，過去十年，風電在中國經(jīng)歷了快速增長。但是，許多風電場正在地震活動頻繁的地區(qū)建造。
在AIP 出版的《可再生與可持續(xù)能源雜志》上，常州大學和北京工業(yè)大學的研究人員展示了他們的工作，探索風力渦輪機在風地震聯(lián)合載荷下的動態(tài)行為。
該小組發(fā)現(xiàn)，在弱地震和強地震下，風力的變化分別增加和減少了風力渦輪機的響應幅度。
“由于氣動阻尼和葉片剛度的不對稱性，地震的輸入角會影響風力渦輪機的地震響應，”北京工業(yè)大學的合著者杜秀麗說。“風和地震地面運動都會引起風力渦輪機，特別是葉片的振動，從而改變作用在葉片上的氣動載荷。”
現(xiàn)代大型風力渦輪機使用變速和變槳控制技術，這意味著它們的動態(tài)行為受到控制器的影響。
“因此，風力渦輪機在風地震激勵下的動態(tài)響應顯示了氣動伺服彈性的耦合效應——當彈性體受到流體流動時，慣性力、彈性力和空氣動力之間的相互作用，”杜說。“風和地面運動也是隨機矢量場，結合時涉及復雜的時域和空間不確定性。”
令人驚訝的是，研究人員發(fā)現(xiàn)風同時對風力渦輪機的地震響應施加動態(tài)載荷和阻尼效應。因此，他們警告說，僅考慮這兩種影響中的一種可能會導致不準確甚至錯誤的結論。
“我們的工作可以指導確定風力發(fā)電機抗震設計的風地震組合，并直接幫助設計風力發(fā)電機結構，”杜說。
位于中國地震活躍地區(qū)的風力渦輪機支撐塔通常不包括冗余支撐，因此如果出現(xiàn)故障，可能會導致渦輪機倒塌。
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