Расчетное определение собственных частот и форм колебаний системы «свайное основание-фундамент-ВЭУ», средней и пульсационной составляющих ветровых нагрузок на фундаментные конструкции ВЭС мощностью 2 x 25 МВт (Ульяновская область).
По результатам выполненной НИР «Расчетное определение собственных частот и форм колебаний системы „свайное основание-фундамент-ВЭУ“, средней и пульсационной составляющих ветровых нагрузок на фундаментные конструкции ВЭС мощностью 2 x 25 МВт (Ульяновская область)» можно сформулировать следующие выводы и рекомендации:
На основе анализа и обобщения исходных данных разработаны и верифицированы расчетные трехмерные численные модели ВЭУ для двух фиксированных положений лопастей.С использованием современных численных методов гидрогазодинамики, реализованных в программном комплексе ANSYS CFD (CFX), и разработанной методики проведены нестационарные расчетные исследования аэродинамики ВЭУ при 8-и направлениях ураганного (экстремального) ветра с шагом 45°.Определены расчетные средние, минимальные и максимальные составляющие ураганных ветровых нагрузок на несущие конструкции фундамента ВЭУ.
Для всех расчетных направлений ветра результаты аэродинамических расчетов представлены подробно в табличном виде (табл. 5.1-5.4): значения средней, минимальной и максимальной (амплитуда пульсаций относительно средней) составляющих суммарных нагрузок на фундаментные конструкции ВЭУ.
Для ВЭУ с первым положением лопастей (одна из лопастей направлена вниз) максимальное расчетное значение
— средней составляющей равнодействующей аэродинамической силы (Fr) на фундамент реализуется при угле атаки ветра 90° и составляет … кН;
— пиковой составляющей равнодействующей аэродинамической силы (Fr) на фундамент реализуется при угле атаки ветра 45° и составляет … кН;
— средней и пиковых составляющих равнодействующего изгибающего момента (Mr) на фундамент реализуется при угле атаки ветра 315° и составляет … кН·м и …. кН·м соответственно.
Для ВЭУ со вторым положением лопастей (одна из лопастей направлена вверх) максимальное расчетное значение
— средней и пиковых составляющих равнодействующей аэродинамической силы (Fr) на фундамент реализуется при угле атаки ветра 45° и составляет …кН и…кН соответственно;
— средней и пиковых составляющих равнодействующего изгибающего момента (Mr) на фундамент реализуется при угле атаки ветра 90° и составляет …. кН·м и … кН·м соответственно.
Выполнено количественное сравнение максимальных значимых расчетных ветровых нагрузок на фундамент с данными поставщика оборудования [3]. Получено близкое соответствие по пиковым значениям нагрузок равнодействующей силы Fxy и равнодействующего момента Mr. Различия в значениях вертикальной нагрузки Fz объясняются учетом Поставщиком собственного веса конструкции ВЭУ и размещённого в ней оборудования. Небольшое превышение равнодействующего момента Mr по данным Поставщика объясняется учётом Поставщиком момента, вызванного эксцентриситетом веса ВЭУ, и других возможных нагрузок.
Существенное различие в значениях крутящего момента Mz объясняются тем, что наибольшее его значение должно реализовываться при несимметричном положении лопастей относительно оси башни, а такое положение лопастей в данной работе не рассматривалось.
Полученные результаты численного моделирования ветровой аэродинамики при урагане (расчетные нагрузки на фундамент) не превышают значений нагрузок на фундаменты, указанных в документации ф. Vestas, полученной в качестве исходных данных от ООО «Первый Ветропарк ФРВ». Для проведения прочностных расчетов фундаментных конструкций ВЭУ рекомендуется использовать значения нагрузок на фундаменты, указанные в документации ф. Vestas (поставщика оборудования).
