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上海交通大学特聘教授、葡京3522新地址学科带头人彭志科教授研究团队在《力学进展》发表最新研究成果

发布日期:2022-12-20 08:59:45 | 点击数:


近日,上海交通大学特聘教授、葡京3522新地址学科带头人彭志科教授研究团队以“大型漂浮式风电装备耦合动力学研究:历史、进展与挑战”为题,在《力学进展》2022年第52卷第3期发表最新研究成果。(原文:https://doi.org/10.6052/1000-0992-22-018)。

《力学进展》创刊于1971年,是由中国科学院主管,中国科学院力学研究所和中国力学学会联合主办的综合性学术期刊,重点刊登力学领域的高水平综述性文章,特别关注力学学科与应用的双向驱动。

风电是可再生能源的主力军,在达成“碳达峰、碳中和”宏伟目标中发挥着重要作用。在水深大于50米的广阔海域,风能储量大、风力品质高,是风能开发利用的理想场所。然而,在该水深海域,传统的固定式风机技术经济可行性较差,采用浮式风机技术是必然趋势。本综述介绍了浮式风机相较于传统固定式风机和传统海工浮式平台在结构形式、动力学特征等方面的显著区别。继而围绕非定常气动特性、气动-弹性耦合特性、浮式平台动力学行为机理、浮式风机物理模型试验方法等角度,系统总结了浮式风机耦合动力学机理研究的发展现状和重要成果。其中,缩比模型试验是揭示浮式风机耦合动力学机理的重要手段,已发展成为浮式风机研究领域的一个重要发展分支。已有研究表明,耦合动力学机理研究为浮式风机性能优化奠定了重要理论基础。当前,“降本增效”是大型浮式风机性能优化的重要方向和关键内容。本综述着眼浮式风机稳性提升与载荷抑制,从浮体/系泊改进法、伺服控制法、结构控制法等角度系统概述和分析了相关方法的基本原理及其优缺点。其中,广泛应用于高层建筑防风抗震的结构控制技术,有望为浮式风机稳性提升和载荷提供重要参考和技术思路。

本综述结合彭志科教授研究团队多年的研究和实践经验,开展了广泛的文献综述和讨论分析,凝练了现阶段浮式风机耦合动力学研究中的困难与挑战,可为浮式风电研究人员提供参考与思路。

图1 风电设备“由陆向海,由浅入深,由固定式向漂浮式”发展示意图(EWEA 2013)

图2 大型浮式风机运行环境示意图

图3 彭志科研究团队建立的浮式风机非定常气动特性“三步式”试验研究框架

图4 彭志科研究团队开展的浮式风机独立变桨一体化试验研究(a)独立变桨机构模型图,(b)统一变桨原理图,(c)独立变桨机构实物图,(d)独立变桨原理图

彭志科教授研究团队长期致力于海上风机动力学与控制及其试验技术的基础研究与技术攻关工作,提出了风电装备耦合动力学分析设计与性能调控理论方法,开发了风电装备设计与优化平台,创建了漂浮式风机耦合动力学分析方法与试验体系。承接两机专项、国家自然科学基金创新群体2项重点等国家级项目、省部级和企事业委托单位科研项目20余项。发表风电相关学术论文100余篇,申请国家专利20余项,与10余个主流风电与海工企业保持紧密的合作关系。相关成果成功应用于多家风电企业的产品研发,直接服务于我国前2台浮式风机示范样机“三峡引领号”和中国海装“扶摇号”的产品研发与装备定型。

彭志科(通讯作者),男,1974年生人,博士,宁夏大学党委副书记、校长,上海交通大学特聘教授、博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者,教育部“长江学者”特聘教授,国家自然科学基金创新群体项目负责人,入选为科技部“中青年科技创新领军人才”。主要从事海上浮式风机、动力学分析与信号处理、振动分析与控制、设备智能诊断与运维等方面研究,构建了漂浮式风电装备动力学分析设计与试验研究体系,创建了广义参数化时频变换理论与方法,提出了非线性调频分量分解方法,发明了基于微波感知的全场形变和振动测量变革性技术。主持了包括两机专项、国家自然科学基金创新群体项目、重点项目和面上项目、上海市国际合作重点项目等在内的20多个重要项目。发表高水平论文200余篇,连续7年入选爱思唯尔“中国高被引学者榜单”。获上海青年科技英才提名奖、教育部新世纪优秀人才支持计划、上海市浦江人才支持计划、教育部自然科学一等奖等荣誉。

E-mail: z.peng@sjtu.edu.cn;z.peng@nxu.edu.cn

温斌荣(第一作者),男,1993年生人,博士,上海交通大学助理教授,博士生导师。2015年和2020年分别于西安交通大学和上海交通大学获学士、博士学位。主要从事复杂装备动力学与控制相关研究。先后主持国家级、省部级及各类漂浮式结构物相关科研项目7项,作为核心成员参与完成国家自然科学基金重点项目2项。围绕漂浮式风电装备耦合动力学建模、分析及试验方法取得一些创新成果,发表学术论文30余篇,申请国家发明专利10余项。获第11届上银优秀机械博士论文奖铜奖、2020年上海交通大学优秀博士学位论文等荣誉。

E-mail: wenbinrong@sjtu.edu.cn