海上浮式風(fēng)機動態(tài)特性仿真及軟件開發(fā).pdf

1、海上風(fēng)能資源豐富，研發(fā)海上風(fēng)機成為一種趨勢。但海洋環(huán)境復(fù)雜，深海風(fēng)機結(jié)構(gòu)承受著風(fēng)載、波浪載荷和流載荷等多種隨時間和空間變化的隨機載荷，風(fēng)機的某些結(jié)構(gòu)如葉片、塔筒和浮式平臺等也有可能由于外界激勵力的作用導(dǎo)致破壞。因此針對海上浮式風(fēng)機在深海海洋環(huán)境下進行動態(tài)特性研究對風(fēng)機設(shè)計具有指導(dǎo)意義。FAST程序軟件是由NREL（美國國家能源部可再生能源實驗室）開發(fā)的開源程序，主要用于仿真風(fēng)機各個工況下的載荷。
　　本文利用FAST程序分析海上浮

2、式風(fēng)機的動態(tài)特性，對海上浮式風(fēng)機的主要結(jié)構(gòu)和整機進行了動態(tài)特性仿真，并開發(fā)了海上浮式風(fēng)機設(shè)計與分析軟件。所開展的主要工作包括：
　?。?）根據(jù)IEC-61400-3風(fēng)機設(shè)計規(guī)范，對NREL5MW海上浮式風(fēng)機在風(fēng)載和波浪載荷聯(lián)合作用工況下進行載荷分析。
　?。?）根據(jù)線性化理論和模態(tài)分析理論對海上浮式風(fēng)機進行模態(tài)計算。分析了風(fēng)機不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下，風(fēng)機葉片、塔筒和浮式平臺各個自由度方向上的頻率，得到了海上風(fēng)機的坎貝爾圖。
　

3、　（3）建立了海上浮式風(fēng)機三維幾何簡化模型，研究了風(fēng)機結(jié)構(gòu)的振動疲勞。進行了共振條件下的載荷進行分析，得到了載荷的功率譜密度，利用有限元分析軟件ANSYS分析了結(jié)構(gòu)的振動情況，根據(jù)Steinberg理論進行疲勞壽命估算。
　　（4）基于VB編譯開發(fā)了海上浮式風(fēng)機設(shè)計與分析軟件，實現(xiàn)了參數(shù)化建模、FAST前處理參數(shù)設(shè)置、FAST分析和結(jié)果后處理生成報告功能，為海上浮式風(fēng)機提供了設(shè)計分析工具。
　　本文研究表明，極端工況下風(fēng)機載