【摘要】：為了人類的可持續(xù)發(fā)展,世界各國在可再生能源領(lǐng)域開展了大量研究。其中,海上風(fēng)電因其風(fēng)能儲量大、受條件限制少等固有優(yōu)勢得到了諸多國家的重視,而海上風(fēng)電平臺的研發(fā)和設(shè)計是海上風(fēng)電場建設(shè)的重點。本文首先對海上風(fēng)電場建設(shè)所需的固定式和漂浮式兩大類基礎(chǔ)進行了系統(tǒng)的介紹,根據(jù)未來海上風(fēng)電的發(fā)展方向選擇了WindFloat海上半潛式風(fēng)電平臺作為研究對象。將模型試驗和數(shù)值模擬兩種主流的研究方法進行結(jié)合,對海上風(fēng)電平臺的水動力性能和運動響應(yīng)特性進行了系統(tǒng)性的分析。首先,本文采用了模型試驗的方案,進行了平臺模型在靜水中和規(guī)則波中的試驗。通過平臺在靜水中進行的自由衰減運動,獲取了平臺的固有頻率等基本參數(shù)。在規(guī)則波試驗中,得出了平臺垂蕩、縱蕩、縱搖運動的幅值響應(yīng)算子,并分析比較了三根錨鏈和四根錨鏈這兩種系泊狀態(tài)下平臺的運動響應(yīng)特性。其次,本文使用商業(yè)CFD軟件STAR-CCM+建立了數(shù)值計算模型。首先對網(wǎng)格和時間步收斂性進行了分析,隨后將數(shù)值計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)進行對比,結(jié)果吻合較好,驗證了本數(shù)值計算模型的可行性和準確性。使用該數(shù)值模型對本論文試驗進行數(shù)值計算,結(jié)果顯示靜水工況下數(shù)值計算結(jié)果準確度較高,規(guī)則波工況存在一定數(shù)值差異,但整體趨勢一致。同時重點對試驗數(shù)據(jù)與計算結(jié)果差異進行了系統(tǒng)性的分析。然后引入Guanqing Hu等人設(shè)計的一體式阻尼板平臺,分析了一體式阻尼板平臺和WindFloat平臺二者在靜水、規(guī)則波以及非規(guī)則波下的水動力性能及運動響應(yīng)特性差異,驗證了新設(shè)計的一體式阻尼板平臺水動力性能總體上優(yōu)于WindFloat平臺。最后,使用三維勢流軟件AQWA建立平臺運動特性的頻域和時域計算模型,并對該模型進行粘性修正。選取試驗典型工況進行計算對比,結(jié)果吻合良好。隨后基于控制變量的原則,分析了波浪入射角度、水深、系泊纜長度以及系泊纜數(shù)量對浮式平臺運動特性的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著波浪入射角度的增加,縱蕩和縱搖響應(yīng)減小,橫搖響應(yīng)增大,垂蕩響應(yīng)基本不變。隨著錨鏈長度的增加,垂蕩響應(yīng)平均值和垂蕩響應(yīng)幅度增大,縱蕩位移平均值增大。系泊系統(tǒng)的垂蕩約束力隨著錨鏈長度的增加而減小,縱蕩和縱搖約束力范圍隨著錨鏈長度的縮短而增大。水深的增加對垂蕩運動和縱蕩運動影響較為明顯,而對于縱搖運動影響較小。系泊纜數(shù)量的增加可以減小平臺的垂蕩運動響應(yīng)。三根系泊纜和六根系泊纜由于其系泊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置的對稱性而使平臺在不同波向角下表現(xiàn)出類似的運動響應(yīng)變化趨勢。但六根系泊纜狀態(tài)下平臺運動響應(yīng)有義值最小。
【圖文】：

圖 1.1 陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀Fig. 1.1 Current development of onshore wind power and offshore wind power為了更好的發(fā)展海上風(fēng)電，，眾多國家都大力開展海上風(fēng)電裝備的研究。海上風(fēng)力機的基礎(chǔ)部分對風(fēng)機整體系統(tǒng)的安全工作運行十分重要，海上風(fēng)電平臺整體因為上

海上風(fēng)電平臺基礎(chǔ)Fig.1.2Offshorewindturbinefoundation
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM614;P752;U674.37

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本文編號：2644101