單柱式浮式風(fēng)機(jī)動(dòng)力性能機(jī)理研究.pdf

1、隨著世界能源需求的增長(zhǎng)，和人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，清潔的可再生能源已成為近期的研究熱點(diǎn)。清潔的可再生能源主要包括風(fēng)能，波浪能，潮汐能，太陽(yáng)能以及生物能等形式。其中，風(fēng)能已成為近年來(lái)發(fā)展最快的能源形式之一。受到選址、噪聲和視覺(jué)污染等因素的影響，工業(yè)界和研究者開(kāi)始由陸上風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)利用轉(zhuǎn)向?qū)Ｉ巷L(fēng)電場(chǎng)的研究。隨著水深的增加，海上風(fēng)電場(chǎng)的支撐形式逐漸由固定式支撐基礎(chǔ)過(guò)渡為浮式支撐基礎(chǔ)。對(duì)海上浮式風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)綜合的水動(dòng)力-空氣動(dòng)力-彈性體-

2、控制復(fù)雜系統(tǒng)，目前還面臨著許多工程挑戰(zhàn)和問(wèn)題需要解決。
　　本文主要利用數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)一種典型的單柱式 Spar作為支撐結(jié)構(gòu)的5MW風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整體動(dòng)力響應(yīng)研究。探討了研究對(duì)象在不同海況條件下的運(yùn)動(dòng)和載荷響應(yīng)性能，并進(jìn)一步對(duì)浮式風(fēng)機(jī)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，討論了其面臨的尺度效應(yīng)問(wèn)題，提出了初步的解決方案。本文具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.對(duì)目前海上浮式風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)概念進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)介紹了海上浮式風(fēng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)的不同研究方法及研究

3、現(xiàn)狀。
　　2.運(yùn)用頻域勢(shì)流理論，對(duì)OC3-Hywind Spar浮體進(jìn)行了頻域水動(dòng)力性能計(jì)算，得到了其附加質(zhì)量、阻尼系數(shù)和一階波浪力等頻域水動(dòng)力系數(shù)。通過(guò)頻域勢(shì)流計(jì)算，對(duì)OC3-Hywind Spar的水動(dòng)力性能進(jìn)行初步評(píng)估，并為后續(xù)整個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的耦合時(shí)域計(jì)算做出準(zhǔn)備。
　　3.應(yīng)用整體時(shí)域計(jì)算程序，對(duì)OC3-Hywind Spar浮體作為支撐結(jié)構(gòu)的NREL5MW風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整體動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算，得到了其在不同海況條件下的運(yùn)動(dòng)和