小水深半潛型風(fēng)電浮式基礎(chǔ)的耦合動力分析與試驗研究.pdf

1、海上風(fēng)力發(fā)電以其獨特的優(yōu)勢正在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。隨著水深的增加固定式基礎(chǔ)的成本急劇上升,因而漂浮式風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)有了廣闊的前景。浮式基礎(chǔ)的設(shè)計與研究為國內(nèi)外海洋工程界關(guān)注的熱點前沿問題,為促進海上發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用提供了技術(shù)支持。
　　本文首先介紹了漂浮式海上風(fēng)電浮式基礎(chǔ)的發(fā)展前景和幾種常見的結(jié)構(gòu)類型。參考已有的理論設(shè)計、模型試驗和工程實例,選取了適合渤海水域的風(fēng)機功率,美國NREL實驗室公布的WindPact型1.5MW風(fēng)力機

2、詳細資料,進行了海上風(fēng)力機半潛型浮式基礎(chǔ)的概念設(shè)計。將海上風(fēng)力機浮式系統(tǒng)的載荷做了分類,系統(tǒng)地介紹了海上浮式風(fēng)力機氣動載荷、波浪載荷、流載荷和系泊載荷的計算方法。根據(jù)經(jīng)驗公式,對系統(tǒng)的粘性阻尼做了計算并用模型試驗加以驗證。計算分析半潛型基礎(chǔ)的頻域響應(yīng)特性,建立了風(fēng)力機-浮式基礎(chǔ)-錨鏈耦合動力模型,計算在規(guī)則波、隨機波中的運動響應(yīng)。加工制作了試驗?zāi)Ｐ?測量了模型的固有運動特性和運動響應(yīng)結(jié)果,比較了數(shù)值模擬和試驗結(jié)果,得到以下主要結(jié)論:

3、r>　　(1)計算了半潛型基礎(chǔ)的附加質(zhì)量、輻射阻尼等水動力參數(shù),繪出浮式基礎(chǔ)的幅頻響應(yīng)曲線。從幅頻響應(yīng)曲線看出,垂蕩、橫搖和縱搖運動的固有周期基本避開了海浪能量的集中范圍。
　　(2)建立了風(fēng)力機-浮式基礎(chǔ)-錨鏈耦合動力模型,考慮葉片與塔柱彈性以及偏航系統(tǒng)傳動系統(tǒng)特性,進行了浮式基礎(chǔ)的耦合時域分析。通過計算的結(jié)果看到葉片的彈性、偏航系統(tǒng)對于風(fēng)力機系統(tǒng)縱蕩、縱搖、首搖運動影響明顯;由于偏航系統(tǒng)的存在,風(fēng)力機系統(tǒng)的橫蕩、橫搖響應(yīng)會減小