基于水動(dòng)力的單樁固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真技術(shù)研究.pdf

1、海上風(fēng)電機(jī)組具有巨大的潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為了準(zhǔn)確仿真海上風(fēng)電機(jī)組載荷，有必要建立包括海上風(fēng)電機(jī)組和水動(dòng)力耦合的仿真模型，但目前這部分工作在國(guó)內(nèi)還尚未開展。通過(guò)FORTRAN語(yǔ)言完成SIMPACK/Hydrodyn水動(dòng)力接口開發(fā)，引入一個(gè)水動(dòng)力計(jì)算莫里森力元，并結(jié)合成熟的傳動(dòng)鏈模塊和空氣動(dòng)力學(xué)模塊。在SIMPACK中建立一個(gè)包括固定平臺(tái)的海上風(fēng)電機(jī)組氣-彈-控-液全耦合仿真模型。并根據(jù)海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)規(guī)范IEC61400-3設(shè)計(jì)典型載荷工況，

2、對(duì)單樁固定式海上風(fēng)電機(jī)組做了水動(dòng)力計(jì)算和整機(jī)載荷性能的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①綜述了研究背景和單樁固定式海上風(fēng)電機(jī)組的國(guó)內(nèi)外建模仿真與水動(dòng)力接口開發(fā)研究現(xiàn)狀。最后，闡明了本課題研究的意義及論文主要的研究?jī)?nèi)容。②闡述了建模的相關(guān)理論，介紹了SIMPACK用戶子程序。分析了水動(dòng)力計(jì)算源程序，最后編寫了SIMPACK多體動(dòng)力學(xué)模型與Hydrodyn水動(dòng)力學(xué)模型之間的接口程序。并完成了風(fēng)機(jī)葉片、塔架、齒輪箱等動(dòng)力學(xué)建模，引入水動(dòng)

3、力計(jì)算莫里森力元，實(shí)現(xiàn)多體動(dòng)力學(xué)與水動(dòng)力學(xué)的耦合。③通過(guò)模態(tài)分析得到了整機(jī)的固有頻率和振型，利用基頻驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。隨后與FAST軟件建立的相同的模型進(jìn)行仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了水動(dòng)力接口軟件的準(zhǔn)確性。接著仿真分析了波浪、風(fēng)況、潮流、極限海況等對(duì)水動(dòng)力載荷、結(jié)構(gòu)載荷的影響。最后分析了水動(dòng)力對(duì)模態(tài)的影響。④仿真分析結(jié)果表明：a.對(duì)于固定式單樁風(fēng)機(jī)水動(dòng)力載荷主要是粘性水載荷和慣性力載荷，以及少部分的附加質(zhì)量載荷。這說(shuō)明對(duì)于單樁海上風(fēng)機(jī)粘性力