臺灣博碩士論文加值系統

目前風力機在進行設計時，多半採用 IEC 國際規範進行風況參數設定。然而 IEC 國際規範為根據歐洲風機開發商經過多年經驗累積之結果，其定義的風場參數是否適用於台灣本土風場尚未可知，尤其衍伸出的支撐結構安全也就必須進一步驗證方能確保其設計完善性。本研究利用位於台灣本島中部之測風塔風場數據進行參數分析，並與 IEC 國際規範進行比較，最後定義出屬於台灣本土之風場設計參數。為了要能有效探討本土化風場參數與 IEC 規範之差異性，本研究首先開發風場模擬程式，產生符合本土風場參數之風場歷時資料，以利進行風力機之結構動力分析。接著針對風力機塔柱基底、塔柱頂端、扇葉根部的內力反應及其對應的應力分布，探討不同參數改變下的破壞機率差異性，指出本土風況與 IEC 規範之間的差異可能會對結構安全造成之影響。由於風力機主要破壞模式以颱風事件造成損害為主，因此本研究僅針對 EWM 風況進行探討，所討論的參數包含平均風速剖面、紊流強度剖面、紊流積分尺度剖面等風場參數。

The current design for wind turbines is mainly based on the IEC Code, including the wind condition settings. However, the content of the IEC code is developed based on the experience of European turbine developers. Therefore, the wind condition settings may not reflect the reality in the Taiwan region, which leads to a potential structural safety problem in the turbine support system under sea level. This research intends to examine the local meteorological characteristics through the data obtained from the mast tower near the Taichung Harbor. By fitting all the measured meteorological data to proposed formulas and developing a turbulent flow generating subroutine based on the MATLAB environment, wind field time history data can be arbitrarily generated to testify the effect of all kinds of wind conditions in IEC code or in the local region. In order to eliminate the aerodynamic force calculation errors, the FAST-AeroDyn module is utilized to generate the wind force and estimate the structural responses. The 5MW NREL wind turbine and the meteorological data of Typhoon Magi are selected for the discussion of the EWM conditions. Through the parametric analysis,local meteorological parameters are examined to have quite different predictions compared to the original IEC EWM winds.

中文摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法與內容 2
1.3 論文架構 3
第二章 文獻回顧 4
2.1大氣邊界層特性相關研究 4
2.2離岸風機結構分析相關研究 6
第三章 基礎理論 10
3.1大氣邊界層特性 10
3.2 葉片元素理論理論 15
3.3 紊流產生法模擬理論 18
第四章 我國實場監測資料與 IEC規範之比較 21
4.1我國實場監測資料範例 21
4.2 台中港測風塔風場參數擬合與 IEC風況的探討 36
4.3 EWM風況紊流產生法與 FAST及 HAWC2比較 63
4.4 EWM風況之風機結構反應 66
第五章 EWM風況結構分析 69
5.1不改變本土風況參數 (IEC規範之 EWM風況 ) 70
5.2梅姬颱風期間改變平均風速剖面 α 77
5.3梅姬颱風期間改變紊流強度剖面 β 86
5.4梅姬颱風期間改變紊流積分尺度剖面 γ 94
5.5梅姬颱風期 間改變紊流積分尺度剖面 λ 102
5.6梅姬颱風期間α、β、γ、λ同時改變 110
第六章 結論與建議 120
6.1結論 120
6.2建議 122
參考文獻 123

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