大型海上風機的半潛式浮動基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能分析.pdf

1、隨著能源需求的不斷增加，環(huán)境保護的逐漸重視，推動清潔的可再生能源發(fā)展愈發(fā)重要。風能是可再生綠色能源的一種，其開發(fā)與利用成為近年來的研究熱點。相對于有限的陸地風能，海洋風能具有更廣闊的發(fā)展前景。研究表明，固底式基礎(chǔ)僅適用于小于60米水深的海域，而更深海域使用浮式基礎(chǔ)經(jīng)濟性更高。目前，深海浮式風機基礎(chǔ)在國際上處于樣機試驗階段，國內(nèi)尚屬空白，相關(guān)設(shè)計方法和分析技術(shù)遠未成熟。因此，本文將基于大型海上風機工作的特點，設(shè)計適用于較深海域的漂浮式風機

2、基礎(chǔ)，著重分析其水動力特性和結(jié)構(gòu)特性。
　　通過對海上風機浮式基礎(chǔ)主要類型的特點分析，參考國際上已開發(fā)樣機的經(jīng)驗，結(jié)合我國南海海域的海洋環(huán)境條件選定半潛式浮動基礎(chǔ)為本文的主要研究對象?；A(chǔ)的外部結(jié)構(gòu)形式借鑒了美國緬因大學發(fā)布的設(shè)計概念——DeepCWind，而海上風機選用了美國可再生能源實驗室公布的5MW風機參數(shù)，并使用了懸鏈式系泊系統(tǒng)防止基礎(chǔ)發(fā)生漂移。對于選定的半潛式浮動風機基礎(chǔ)，首先驗證了其作業(yè)和自存兩種工況下的優(yōu)良穩(wěn)性特征；

3、其次，基于頻域方法，計算并比較了有無系泊系統(tǒng)時的響應幅值因子變化和水動力系數(shù)的特點；最后，在時域內(nèi)分析了浮動基礎(chǔ)在三個方向下作業(yè)和自存兩種工況的六自由度時歷響應。水動力分析結(jié)果表明該基礎(chǔ)能夠滿足5MW海上風機正常作業(yè)和自存工況的要求。
　　初步設(shè)計了半潛式浮動基礎(chǔ)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在總體強度分析中，采用了確定性設(shè)計波法，選定了7種設(shè)計波即不利的波浪荷載工況。分析了不同工況下載荷對結(jié)構(gòu)的作用方式，校核了基礎(chǔ)的總體強度與屈曲強度，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)