發(fā)布時間：2021-10-31 13:15

　　概念性地設計了一種新型半潛—Spar混合浮式基礎,以5 MW水平軸風機為例,研究了該新型浮式基礎支撐的浮式風力機系統的動力響應�；谌S勢流理論和Morison公式,應用SESAM軟件建立浮式基礎模型,在頻域內計算了該浮式基礎的水動力參數和響應算子,分析了浮式基礎的運動性能�？紤]葉片氣動載荷和浮式基礎波浪載荷,應用FAST軟件對風機—浮式基礎系統進行時域計算,分析風力機系統的運動性能。結果顯示,該浮式基礎運動幅值較小,具有良好的運動性能。 

【文章來源】：海洋工程. 2018,36(01)北大核心CSCD

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

浮式基礎形式

表2浮式基礎參數Tab．2Parametersoffloatingfoundation參數數值參數數值上部浮力艙高度和半徑/m10，5主動壓載艙高度和半徑/m5，10垂蕩板高度和半徑/m1，7．5底部壓載艙高度和半徑/m10，5浮筒高度和半徑/m10，5總吃水/m44系統重心/m(0，0，－28．24)系統浮心/m(0，0，－27．74)總質量(基儲葉片、塔柱、機艙)/t7601．28水深/m1501．3系泊系統參數浮式基礎由3根系泊纜固定，每根纜間的夾角為120°。系泊線設計為單根鏈形式，并通過導纜孔與浮式基礎連接，如圖2所示，導纜孔位于3個浮筒下垂蕩板的中心。具體系泊線的參數為自行設計，經多次試驗后確定，參數由表3所示。圖2系泊線布置Fig．2Arrangementofmooringline表3系泊線參數Tab．3Parametersofmooringline參數數值錨鏈長度/m476直徑/m0．147單位質量/(kg·m－1)375．7軸向剛度/N1．63×1092浮式風力機系統運動分析2．1系統運動方程對于海上系泊浮式結構物，浮體的運動方程可以寫作如下形式:M+A!()x··(t)+∫t0h(t－τ)x·τ()dτ+Dfx·()+K(x)x=qt，x，x·()(1)式中:M代表浮體質量矩陣;A!代表頻率趨向于無窮大時，浮體的附加質量矩陣;h(t)為遲滯函數，由附加質量矩陣和勢流阻尼矩陣計算獲得;D代表其他成分阻尼矩陣;fx·()代表與運動速度相關的函數;K代表恢復剛度矩陣;x，x·，x··分別代表浮體運動的位置、速度及加速度向量;q代表外激勵載荷，包括波浪載荷以及風載荷。2．2波浪載荷對于小尺度結構，可使用Morison方程求解結構受到的波浪力。垂直柱體單位長度上受到的水平作用力形式如下:dF=ρπD24CMu·－CAx··()dx+12ρCDDu－x·u－x·()dx(2)式中:ρ為海水密度?

到風機系統重心的距離，V!為參考高度處的平均風速，取葉片中心到水面的距離為參考高度。計算中，采用FAST軟件計算浮式風力機系統受到的風載荷。3計算結果與分析3．1頻域計算結果用SESAM軟件［19］計算浮式基礎的水動力參數，風機處于停機狀態(tài)，不考慮風載荷和系泊剛度，僅考慮風機質量和形狀的影響。根據結構尺寸將浮式基礎劃分為面元模型和莫里森模型，通過Hydrod模塊進行計算。其中波浪周期范圍1～60s，間隔為1s�？紤]不同周期入射波，計算得到浮式基礎縱蕩、垂蕩和縱搖三個自由度的附加質量和輻射阻尼，結果如圖3和圖4所示。圖3附加質量Fig．3Addedmass附加質量表征慣性力大小，這種力與物體加速度成正比。圖3表明，三個自由度的附加質量峰值出現在5～20s范圍內，波浪周期繼續(xù)增加時，附加質量系數逐漸趨于穩(wěn)定�？v蕩附加質量約為結構質量的0．55倍，垂蕩附加質量約為結構質量的1．25倍，縱搖附加質量約為結構沿y軸轉動慣量的0．67倍。物體在含有自由22海洋工程第36卷

【參考文獻】：
期刊論文
[1]深水SPAR風機系統全耦合動力響應分析研究[J]. 閆發(fā)鎖,門驥遠,彭成.  船舶力學. 2017(02)
[2]海上混合式風機基礎動力響應研究[J]. 李曄.  中國造船. 2015(02)

博士論文
[1]新型海上風機浮式基礎設計與風機系統耦合動力分析[D]. 李嘉文.天津大學 2014

碩士論文
[1]海上風機半潛型浮式基礎水動力性能研究[D]. 曹菡.天津大學 2012
[2]海上風電浮式基礎動力響應研究[D]. 阮勝福.天津大學 2010



本文編號：3468201