海上半潛型浮式垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及動(dòng)力性能分析.pdf

1、本文參考美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)公布的垂直軸葉片及半潛型浮式基礎(chǔ)，概念性設(shè)計(jì)了3MW達(dá)里厄風(fēng)電機(jī)的葉片系統(tǒng)，利用雙制動(dòng)盤多流管理論，使用Matlab軟件編制程序計(jì)算葉片的功率系數(shù)及氣動(dòng)載荷。
　　設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)半潛式風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)水動(dòng)力模型，利用GeniE軟件進(jìn)行水動(dòng)力建模，并利用HydroD軟件進(jìn)行頻域水動(dòng)力分析及DeepC軟件進(jìn)行時(shí)域計(jì)算。通過頻域分析得出風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)縱蕩、垂蕩、縱搖的水動(dòng)力系數(shù)，包括附加質(zhì)量，勢流阻尼，以及一階

2、波浪載荷和不同浪向角下的三個(gè)方向上的RAO曲線，對其進(jìn)行了分析。并采用譜分析做了短期預(yù)告。通過時(shí)域計(jì)算，加入風(fēng)載荷和系泊系統(tǒng)，對兩個(gè)海況下風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的時(shí)域響應(yīng)和纜繩張力做了分析，結(jié)果表明三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及纜繩張力均滿足要求，結(jié)構(gòu)是安全的。
　　通過三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)方程的編程求解計(jì)算了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，改變不同風(fēng)速計(jì)算了風(fēng)速對各自由度運(yùn)動(dòng)幅值與平衡位置的影響。采用模型實(shí)驗(yàn)研究了半潛式浮式基礎(chǔ)支撐的垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，根據(jù)5

3、0∶1的縮尺比，考慮系泊系統(tǒng)、風(fēng)場、波浪及葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。通過自由衰減試驗(yàn)，得到了靜水中風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)自由度的衰減曲線，計(jì)算了各運(yùn)動(dòng)方向風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的固有特性。測試了無風(fēng)情況風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的垂蕩、縱搖和縱蕩響應(yīng)，分析了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對整個(gè)風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響。分析了有風(fēng)情況下風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。結(jié)果表明，有風(fēng)情況風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的縱搖幅值大于無風(fēng)情況的縱搖幅值;隨著風(fēng)速的增大，縱搖的幅值逐漸增大，而其他兩自由度受定常風(fēng)的影響并不大。