01
课程导论
塔筒结构在风力发电中的角色、风致响应的工程意义、课程学习目标与知识体系概览。
概览背景
02
风荷载基础
大气边界层风特性、平均风与脉动风、风速剖面与湍流强度、基本风压计算。
风特性湍流
03
塔筒结构形式
钢制锥台塔筒、混凝土塔筒、混合式塔筒、格构式塔筒的特点与适用场景。
钢制混凝土混合
04
结构动力学基础
单自由度体系振动方程、固有频率与振型、阻尼比的概念、共振原理。
SDOF共振
05
多自由度体系振动
多自由度系统运动方程、特征值求解、振型叠加法、模态截断。
MDOF振型
06
有限元建模入门
塔筒的梁单元与壳单元建模、边界条件模拟、基础约束处理。
FEM梁/壳
07
塔筒模态分析
有限元模态提取方法、塔筒固有频率与振型特征、频率规避设计准则。
模态频率
08
风荷载模拟方法
Davenport风速谱、Kaimal谱、Von Karman谱、脉动风时程生成。
风速谱时程
09
谐波叠加法
WAWS法原理、目标谱拟合、相位角随机化、时程样本生成。
WAWS谐波
10
线性滤波法
AR/MA模型原理、模型阶数确定、参数估计、与谐波叠加法对比。
AR/MA滤波
11
风荷载时程施加
节点力施加、面荷载施加、风荷载与结构耦合、荷载步设置。
施加耦合
12
时程分析法
Newmark-β法原理、逐步积分法、数值稳定性、阻尼矩阵构建。
Newmark积分
13
频域分析法
传递函数、功率谱密度响应计算、峰值因子法、等效静风荷载。
频域PSD
14
塔筒风致位移响应
塔顶位移时程、位移均方根值、最大位移包络、位移限值校核。
位移包络
15
塔筒风致加速度响应
加速度舒适度标准、加速度时程、峰值加速度、人体敏感频率。
加速度舒适度
16
塔筒内力响应
基底弯矩与剪力时程、应力时程、疲劳损伤累积、热点应力。
内力疲劳
17
涡激振动原理
旋涡脱落、Strouhal数、锁定现象、临界风速计算。
VIVStrouhal
18
涡激振动响应分析
横风向振动、振幅预测、Scruton数、气动阻尼影响。
横风向Scruton
19
驰振与颤振
驰振不稳定性、Den Hartog准则、颤振临界风速、耦合颤振。
驰振颤振
20
塔筒与叶片耦合振动
整机模态分析、叶片-塔筒耦合频率、参数共振、稳定性判据。
耦合整机
21
阻尼识别与建模
结构阻尼、气动阻尼、阻尼比识别方法（对数衰减、半功率带宽）。
阻尼识别
22
TMD调谐质量阻尼器
TMD原理、最优参数设计、减振效果评估、工程应用案例。
TMD减振
23
TLD调谐液体阻尼器
TLD工作原理、液体晃动频率、阻尼比设计、与TMD对比。
TLD液体
24
基础类型与动力特性
扩展基础、桩基础、岩石锚杆基础、基础刚度对塔筒频率影响。
基础刚度
25
土-结构相互作用
Winkler地基模型、P-y曲线法、基础阻抗函数、SSI对动力响应影响。
SSIWinkler
26
疲劳分析基础
S-N曲线、Miner线性累积损伤、雨流计数法、疲劳寿命预测。
S-NMiner
27
塔筒焊缝疲劳
焊缝细节分类、热点应力法、名义应力法、焊缝疲劳寿命评估。
焊缝热点应力
28
风场实测与验证
激光雷达测风、加速度传感器布置、现场模态测试、模型修正。
实测验证
29
设计规范与标准
IEC 61400系列、GL规范、DNV规范、中国风电设计标准对比。
规范IEC
30
课程总结与工程展望
塔筒动力设计流程回顾、新型塔筒技术趋势、智能监测与数字孪生。
总结数字孪生