深水浮式風(fēng)力機(jī)的動(dòng)力響應(yīng).pdf

1、海上風(fēng)電向深水的浮式風(fēng)機(jī)發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)浮式風(fēng)機(jī)的研究才剛剛開始。對(duì)海上風(fēng)機(jī)在環(huán)境載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析能為風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，具有重要意義。
　　本文利用專門用于風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的軟件SWT(SAMCEF for Wind Turbine)，建立了三種浮式風(fēng)機(jī)的模型，支撐平臺(tái)為張力腿、Spar和駁船，對(duì)三種平臺(tái)在三種水深（200米、300米和400米）、南海海況下進(jìn)行了動(dòng)力響應(yīng)分析和對(duì)比。同時(shí)研究了風(fēng)浪載荷、波浪入

2、射角以及波浪周期對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響。本文研究?jī)?nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下：
　?。?）選擇2MW風(fēng)機(jī)模型，對(duì)三種風(fēng)機(jī)平臺(tái)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。
　　（2）張力腿和Spar平臺(tái)平衡位置隨水深的增加而上升，而駁船平臺(tái)平衡位置隨水深增加而下降；張力腿和Spar平臺(tái)系泊纜預(yù)張力隨水深的增加而減小，而駁船平臺(tái)預(yù)張力隨水深增加而增大，系泊纜預(yù)張力垂向分量的增量等于平臺(tái)排水重量的增量。
　?。?）三種浮式風(fēng)機(jī)在一年一遇工況下平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)比100年一遇（停

3、機(jī)）工況下小，說明波浪載荷對(duì)三種平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響較大；三種浮式風(fēng)機(jī)的位移、偏轉(zhuǎn)角、平臺(tái)應(yīng)力和系泊纜張力都在允許范圍之內(nèi)，浮式風(fēng)機(jī)能安全地進(jìn)行工作。
　　（4）張力腿平臺(tái)在上述兩種工況下位移和轉(zhuǎn)角最小，橫搖、縱搖和首搖都不超過1°，但排水量是三種浮式風(fēng)機(jī)中最大的。駁船平臺(tái)縱蕩和首搖穩(wěn)定性比Spar平臺(tái)好，而Spar平臺(tái)垂蕩和縱搖穩(wěn)定性比駁船平臺(tái)好。在選擇風(fēng)力機(jī)平臺(tái)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體要求合理選擇平臺(tái)類型。
　　（5）在風(fēng)速一定的條件下

4、，波高越大，平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)一般也越大；波高一定時(shí)，在浮式風(fēng)機(jī)正常工作的風(fēng)速范圍內(nèi)，風(fēng)速增大對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響不是很大。對(duì)于深水浮式風(fēng)機(jī)而言，波浪載荷在載荷組合中起主導(dǎo)作用。
　?。?）隨著波浪入射角的增大，平臺(tái)橫蕩和橫搖幅度逐漸增大，縱蕩和縱搖運(yùn)動(dòng)一般逐漸減小，但是Spar平臺(tái)和駁船在波浪入射角為10°時(shí)縱蕩最大。平臺(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)總體上變化不大。隨著波浪載荷周期的增大，張力腿平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)幅度逐漸增大，駁船平臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)逐漸減小，Spar平臺(tái)風(fēng)