风电机组支撑结构振动台模型动力特性试验研究

田会元; 乐治济; 卢艺静; 陈立; 王伟; 张志强

doi:10.3724/j.gyjzG23090906

风电机组支撑结构振动台模型动力特性试验研究

doi: 10.3724/j.gyjzG23090906

1. 上海勘测设计研究院有限公司, 上海 200434;
2. 东南大学土木工程学院, 南京 211102

基金项目:

国家自然科学基金重点项目（51438002）；中国长江三峡集团有限公司科研项目（202203004）。

详细信息

作者简介:
田会元，硕士，工程师，主要从事海洋工程、风机结构设计研究，tian_huiyuan@ctg.com.cn。

通讯作者:
张志强，教授，博士生导师，zzq1969@seu.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2023-09-09
- 网络出版日期: 2026-04-11
- 刊出日期: 2026-03-20

Experimential Research on the Dynamic Characteristics of Wind Turbine Support Structures Using Vibration Table Model

1. Shanghai Investigation, Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200434, China;
2. College of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 211102, China

摘要

摘要: 为研究海上风电机组支撑结构的动力特性，针对某6.45 MW、高度约135 m的海上单桩风力发电机塔架进行相似比为1∶15的振动台缩尺模型设计。基于量纲分析法进行相似设计，利用“配重平台+配重块”的形式设计附加质量以满足刚度相似，参考等效嵌固点法确定嵌土钢管桩的有效计算长度，通过施加定位移激励和在塔架底部输入双向白噪声激励，对塔架结构进行动力特性测试。试验结果表明：塔架试验模型的阻尼比为0.67%，结构自身阻尼较低；缩尺模型的试验频率与原型实测频率相接近，且试验模型与足尺模型的归一化振型分布吻合度较高，验证该模型缩尺相似方法具备合理有效性；塔顶加速度响应存在明显的拍振现象，说明高柔的细长结构在水平向外激励下会产生扭转。
- 风电塔架 /
- 振动台试验 /
- 缩尺模型 /
- 动力特性
Abstract: In order to study the dynamic characteristics of the support structure of an offshore wind turbine （OWT）， a 1∶15 scaling model was designed for a 6.45 MW offshore single-pile wind turbine with a height of approximately 135 m. The similar design was carried out based on dimensional analysis， and the additional mass was designed in the form of “counterweight platform +counterweight block” to meet the similar stiffness. The effective length of the embedded steel pipe pile was determined using the equivalent embedding point method， and the dynamic characteristics of the tower structure were tested by applying a predefined displacement excitation along with bidirectional white noise input at its base. The test results showed that the damping ratio of the tower model was 0.67%， demonstrating low inherent structural damping. The experimental frequency was close to that of the prototype. Furthermore， the normalized mode shapes of the model and the full-scale structure showed good agreement， thereby validating the scaling method as reasonable and effective. The acceleration response at the tower top exhibited a distinct "beat vibration" phenomenon. This indicates that the highly flexible and slender structure produces torsion under the action of horizontal outward-excitation.
- wind turbine tower /
- shaking table test /
- scale model /
- dynamic characteristic

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