探讨海气象观测塔於台风环境下极限及暂态负荷对结构.pdfVIP

2015台灣風能學術研討會暨 NEP-II離岸風力及海洋能源主軸中心成果發表會 行政院原子能委員會核能研究所 2015 年12月 8日 台灣．台北 探討海氣象觀測塔於颱風環境下極限及暫態負荷對結構反應之影響 Effect of Extreme and Transient Loads on the Structural Response of Meteorological Mast under Typhoon Condition 1* 1 林宗岳 、吳凱洋 1 中國驗船中心 Tsung-Yueh Lin1*, Yann Quemener1 1 CR Classification Society * tylin@ 摘要 況及海況的量測。藉由海氣象塔觀測及記錄環境資訊 ， 本研究對象為位於芳苑鄉離岸海氣象測風塔於颱 設計者將能利用這些數據設計適當的風 力機性能及基 風環境下的負荷及結構動態反應。台灣西岸的颱風環境 礎結構所需的強度。台灣西海岸被 4C Offshore Limited [1] 紀錄用以推估 50 年迴歸期的極限條件。結構分析採用 評選為世界最優風場之一 ，兼具高單位風能、穩定風 有限元素法。環境負荷考慮颱風情況下的風力、潮汐、 速、中淺水深等優勢，相當具有開發潛力。但同時因位 洋流、和波浪等水動力，計算評估後加至有限元模型 處亞熱帶海洋氣候區和菲律賓海板塊與歐亞板塊的交 上，進行結構分析；其中包含模態、靜態、及動態結構 界，每年夏秋季的颱風造成陸上風力機極大損害，加上 分析方法，以評估整體結構強度和塔頂位移。水動力負 地震對基礎結構的破壞，離岸型風力機的設計無法直接 荷的計算方法使用 CFD和 Morison計算程式，兩者交互 引用歐洲的方法及規範 ，而有必要進行特定場址的環境 驗證非線性近岸波浪負荷。本研究比較有無考慮碎波負 評估、負荷及強度估算等。本文的目的即為評估離岸型 荷及暫態效應 ，兩者在結構分析的結果指出 ，碎波負荷 海氣象觀測塔於颱風環境中的結構反應。 在樁頭增加 18%應力，使塔頂有額外 33%水平變位 ；結 颱風不僅帶來極高的風速，風向和風速變化劇烈， 構動態效應則增加剛架下風腳 21%應力 ，塔頂水平變位 相較於陸上型的結構，離岸結構尚需要考慮因颱風氣旋 增加 82% 。另外，水動力模擬結果顯示此海氣象塔在極 引起的近岸長浪、風暴潮、及洋流等水動力負荷 ，諸多 限波浪和暴潮位中會遭受平台波擊和上浪等情況。 由極限波浪造成的暫態負荷有必要列入考慮 。Pordiman[2] 以實驗方法指出碎波負荷對剛架結構的影響。Nielsen和 關鍵詞 ：海氣象塔，颱風，碎波阻力，強度評估，動態 [3] Schlütter 用實驗方法分析單樁在三維波場裡的負荷。 反應 。 Khansari和 Oumeraci[4] 比較六種評估波擊負荷的設計準