结构在下击暴流作用下风荷载模拟及其动力响应分析的开题报告.docx

结构在下击暴流作用下风荷载模拟及其动力响应分析的开题报告
【开题报告】
一、选题背景及意义
随着风电发电量的不断增加，风力发电机组成为风力发电设备的重要组成部分。但是，在高海拔、风速较大的海上风电场、山区风电场等特殊环境下，风力发电机组的受风环境十分恶劣，极易面对强大的风荷载作用，而且其结构形式复杂，因此对其这种特定环境下的结构风荷载模拟及其动力响应分析就很有必要。
本课题旨在模拟结构在下击暴流作用下的风荷载，并对其动力响应进行分析，以期进一步探索风力发电机组结构的抗风能力，为其设计和建造提供参考依据。
二、研究内容
（一）结构受风环境分析
为了模拟实际情况下的结构受风环境，本课题将利用目前较为普遍的WRF模式及其在LETKF方面的应用，运用数值模拟方法对下击暴流条件下的风速、风向等参数进行模拟，进而得到对结构所受到的风荷载及其分布的模拟。
（二）结构的受力分析
本课题将首先对结构进行建模及有限元分析，运用ANSYS软件对其受力情况进行计算分析，得到各个部位的应力应变值。
（三）结构的动力响应分析
针对不同条件下的风荷载，对结构进行动力响应分析，得到结构在不同时间下的位移加速度等信息，探究结构受风环境条件下的动力响应规律。
三、研究方法
（一）数值模拟法
运用WRF模式进行下击暴流风速、风向等参数的数值模拟。
（二）有限元方法
运用ANSYS软件对结构建立有限元模型，并确定其受力情况。
（三）动力响应分析
针对风荷载条件下，运用ANSYS软件对结构进行动力响应分析，获取结构的位移加速度等信息。
四、预期结果
通过本课题，将得到以下结果：
（一）下击暴流风荷载模拟结果，获悉结构所受到的风荷载及其分布情况。
（二）结构的受力情况分析结果，包括各部位的应力应变值。
（三）结构在不同风荷载下的动力响应分析结果，探究其在强风环境下的动力响应规律。
五、进度安排
（一）2021年9月-10月：确定选题，查阅相关文献，开展前期工作。
（二）2021年11月-2022年3月：运用WRF模式进行下击暴流风速、风向等参数的数值模拟，并进行结构有限元建模与受力分析。
（三）2022年3月-2022年6月：对结构在不同风荷载条件下进行动力响应分析，完成研究成果。
六、参考文献
[1]唐树恒，王飞，庄凯先，等.风力发电机组抗风能力及其影响因素研究现状[J].发电技术，2018，39(1)：37-43.
[2]张林磊，周志强，何鸣燕，等.基于空间卡尔曼滤波的LETKF数据同化系统建模与分析[J].海洋技术学报，2015，34(3)：141-147.
[3]李依凌，沈胜强，赵艳芳，等.节能车站屋盖钢结构的建模与动力分析[J].工业建筑，2020，50(6)：53-57.