高柔风电塔残余振动控制优化设计

高柔风电塔在紧急停机后因共振往往会发生长时间且激烈的残余振动，严重影响风电塔的运行安全．为了确保风电塔的安全运行，提出基于残余振动控制的多约束单管型风电塔的优化方法．由于降低风电塔建造成本的重要性，以最小化材料体积为目标函数，按照将塔架设计成柔性塔的要求设定塔架的固有频率约束，将停机激励下的残余振动降低比例作为约束．为了避免计算残余振动及其灵敏度所需的耗时瞬态动力学分析，采用二次型积分形式的性能指标衡量结构的残余振动．基于李雅普诺夫第二方法实现了对上述性能指标及其灵敏度计算的大幅简化．同时，考虑到风电塔设计中也需考虑塔顶位移约束，为了计算塔顶位移，采用专业软件Bladed得到紧急停机工况下的风荷载．比较了采用塔顶位移约束和残余振动约束的优化结果，同时对阻尼器的分布进行拓扑优化，为高柔风电塔的设计研究提供了一定的参考．