波浪载荷确定方法（3）确定性设计波法

强学斋

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确定性设计波法是根据最大规则波波陡来确定设计波的波高，这也是此方法名称的由来。

确定性设计波法的分析过程，先通过波浪波长、周期关系确定特征周期，确定特征波浪载荷，即对结构强度起到决定性作用的波浪载荷分量。

再通过幅频响应算子得到单位波幅下载荷响应，最后用极限规则波波陡所确定的经验波高与幅频响应得到的单位载荷进行线性叠加，得到最大载荷所对应的波长、波高参数从而得出其设计规则波参数。

详细步骤如下：

首先，根据平台几何尺度确定浪向和特征波长，方法与之前的两种方法相同。

再确定特征波浪载荷，不同的平台形式对结构强度起到决定性作用的波浪载荷分量也不同，下图是DNA规范里半潜平台的例子。

计算不同波浪周期下的载荷响应传递函数RAO幅值。在特征周期附近选取较小的波浪周期的步长，一般取为0.2-0.5s，在其它区域步长取为1.0-2.0s。

继而根据给定的波浪环境，主要为极限波陡条件，及波陡波高关系式计算各波浪工况所对应的设计极限规则波波高。

式中S为波陡，即波高与波长的比值。与既简单设计波法相同可以选用 DNV规范中给出的波陡计算公式为：

最后根据线性叠加原理，将计算所得各波浪周期下幅频响应算子与响应波浪周期所对应的设计极限规则波波幅相乘，得到各周期下响应载荷。

最后找出计算结果中最大载荷，其所对应的周期和波高即可作为设计波的周期和波高。

来源：智慧强学斋

极端运行阵风（EOG）

EOG（Extreme Operating Gust，极端运行阵风）是风力发电机设计和认证中常用的一种极端风况模型，用于模拟短时间内风速的剧烈变化。EOG阵风的时间长度和幅值是风力发电机载荷计算的关键参数，通常由国际标准（如IEC 61400-1）定义。在IEC 61400-1标准中，极端运行阵风是用于评估风力发电机组在极端风况下可能承受的载荷的一种风况模型，用于评估风力机在极端风况下的结构安全性和可靠性的关键参数之一。1、EOG阵风的定义EOG阵风是一种瞬态风速变化模型，用于模拟在极端风况下，风速在短时间内突然增加并迅速恢复的现象。这种阵风会对风力发电机的结构（如叶片、塔架）产生显著的动态载荷。2、EOG阵风的时间长度根据IEC 61400-1标准，EOG阵风的时间长度（阵风持续时间）通常为10.5秒。这是基于对极端风况的统计分析得出的典型值。3、EOG阵风的数学模型EOG阵风的风速变化 v(z,t) 可以用以下公式描述：v(z,t) ：时间t处的风速。vhub：轮毂高度处的平均风速； vgust：阵风幅值；T：阵风持续时间，通常为10.5秒。4、EOG阵风的关键参数（1）阵风幅值（vgust）阵风幅值取决于轮毂高度处的平均风速vhub 和湍流强度 I15（15 m/s风速下的湍流强度）。公式为：Ve1：一年一遇的极端风速；σ1：湍流标准差；D：风轮直径；Λ1：湍流尺度参数。（2）阵风持续时间T 通常为10.5秒，这是基于对极端风况的统计分析得出的典型值。5、EOG阵风的应用（1）风力发电机设计用于计算极端风况下的动态载荷，确保风机结构的安全性。（2）认证测试根据IEC标准，风力发电机需要通过EOG阵风载荷测试以获得认证。（3）仿真分析在风电场设计和运维中，使用EOG阵风模型进行动态仿真。6、设计应用示例下图是IEC标准里一个极端工作阵风（Vhub = 25 m/s，IA级，D = 42 m）的示例。风速在时间轴上形成一个草帽的形状，所以EOG阵风又被称为草帽风。7、总结极端运行阵风（EOG）是风力发电机组安全设计的关键考核工况，通过标准化模型模拟短时强风冲击，确保机组在恶劣环境下的可靠性。应用工况：电网掉电、启停机极限统计以下为平均风速为11米每秒幅值为3.8094从50秒开始的草帽风。来源：智慧强学斋