小水深半潛型風(fēng)電浮式基礎(chǔ)的耦合動(dòng)力分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、海上風(fēng)力發(fā)電以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)正在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。隨著水深的增加固定式基礎(chǔ)的成本急劇上升,因而漂浮式風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)有了廣闊的前景。浮式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與研究為國(guó)內(nèi)外海洋工程界關(guān)注的熱點(diǎn)前沿問題,為促進(jìn)海上發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用提供了技術(shù)支持。
　　本文首先介紹了漂浮式海上風(fēng)電浮式基礎(chǔ)的發(fā)展前景和幾種常見的結(jié)構(gòu)類型。參考已有的理論設(shè)計(jì)、模型試驗(yàn)和工程實(shí)例,選取了適合渤海水域的風(fēng)機(jī)功率,美國(guó)NREL實(shí)驗(yàn)室公布的WindPact型1.5MW風(fēng)力機(jī)

2、詳細(xì)資料,進(jìn)行了海上風(fēng)力機(jī)半潛型浮式基礎(chǔ)的概念設(shè)計(jì)。將海上風(fēng)力機(jī)浮式系統(tǒng)的載荷做了分類,系統(tǒng)地介紹了海上浮式風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷、波浪載荷、流載荷和系泊載荷的計(jì)算方法。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,對(duì)系統(tǒng)的粘性阻尼做了計(jì)算并用模型試驗(yàn)加以驗(yàn)證。計(jì)算分析半潛型基礎(chǔ)的頻域響應(yīng)特性,建立了風(fēng)力機(jī)-浮式基礎(chǔ)-錨鏈耦合動(dòng)力模型,計(jì)算在規(guī)則波、隨機(jī)波中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。加工制作了試驗(yàn)?zāi)Ｐ?測(cè)量了模型的固有運(yùn)動(dòng)特性和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)結(jié)果,比較了數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果,得到以下主要結(jié)論:

3、r>　　(1)計(jì)算了半潛型基礎(chǔ)的附加質(zhì)量、輻射阻尼等水動(dòng)力參數(shù),繪出浮式基礎(chǔ)的幅頻響應(yīng)曲線。從幅頻響應(yīng)曲線看出,垂蕩、橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)的固有周期基本避開了海浪能量的集中范圍。
　　(2)建立了風(fēng)力機(jī)-浮式基礎(chǔ)-錨鏈耦合動(dòng)力模型,考慮葉片與塔柱彈性以及偏航系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)特性,進(jìn)行了浮式基礎(chǔ)的耦合時(shí)域分析。通過計(jì)算的結(jié)果看到葉片的彈性、偏航系統(tǒng)對(duì)于風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)縱蕩、縱搖、首搖運(yùn)動(dòng)影響明顯;由于偏航系統(tǒng)的存在,風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的橫蕩、橫搖響應(yīng)會(huì)減小