南海TLP風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)水動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、風(fēng)能是可再生能源的重要組成部分，積極的開(kāi)發(fā)風(fēng)能對(duì)于改善能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、緩解能源危機(jī)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有深遠(yuǎn)的意義。海上風(fēng)電依靠其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)風(fēng)電發(fā)展中將占據(jù)重要地位。隨著對(duì)海上風(fēng)能開(kāi)發(fā)不斷向深水轉(zhuǎn)移，浮式基礎(chǔ)將扮演更加重要的角色。
　　浮式基礎(chǔ)為上部風(fēng)機(jī)提供支持力以及回復(fù)力，且應(yīng)具有良好的動(dòng)力響應(yīng)以保證風(fēng)機(jī)高效發(fā)電。海上環(huán)境條件十分復(fù)雜，如何準(zhǔn)確的模擬系統(tǒng)承受的環(huán)境載荷以及在風(fēng)、浪、流共同作用下浮式基礎(chǔ)的動(dòng)力響應(yīng)特性始終是設(shè)計(jì)該類(lèi)

2、海工結(jié)構(gòu)的核心問(wèn)題。此外，對(duì)于一些特殊基礎(chǔ)形式（如TLP基礎(chǔ)），二階波浪力對(duì)于基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)以及筋腱的疲勞壽命的影響則是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，本文的主要工作如下:
　　(1)以美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)5MW風(fēng)機(jī)為原型，以南海環(huán)境條件，依據(jù)該類(lèi)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求，概念性的設(shè)計(jì)了海上風(fēng)機(jī)TLP型浮式基礎(chǔ);在保證結(jié)構(gòu)有足夠疲勞壽命的條件下，給出了筋腱的最小設(shè)計(jì)直徑。
　　(2)基于葉素-動(dòng)量理論計(jì)算風(fēng)機(jī)葉片在湍流風(fēng)

3、場(chǎng)承受的推力以及轉(zhuǎn)矩，基于勢(shì)流理論以及莫里森方程，分別求解浮式基礎(chǔ)以及張力筋腱上的波浪載荷，通過(guò)二階傳遞函數(shù)(QTF)計(jì)算系統(tǒng)二階波浪力。
　　(3)在風(fēng)、浪、流共同作用下，采用頻域-時(shí)域相結(jié)合的方法研究浮式基礎(chǔ)的動(dòng)力響應(yīng)特性和研究空氣動(dòng)力載荷以及二階波浪力對(duì)基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。
　　(4)應(yīng)用基于雨流計(jì)數(shù)的S-N曲線方法，估算筋腱的疲勞壽命。通過(guò)改變環(huán)境條件，研究風(fēng)、浪、流的入射角度，波浪參數(shù)以及二階波浪力對(duì)筋腱疲勞壽