海上風(fēng)能資源豐富,研發(fā)海上風(fēng)機(jī)成為一種趨勢(shì)。但海洋環(huán)境復(fù)雜,深海風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)承受著風(fēng)載、波浪載荷和流載荷等多種隨時(shí)間和空間變化的隨機(jī)載荷,風(fēng)機(jī)的某些結(jié)構(gòu)如葉片、塔筒和浮式平臺(tái)等也有可能由于外界激勵(lì)力的作用導(dǎo)致破壞。因此針對(duì)海上浮式風(fēng)機(jī)在深海海洋環(huán)境下進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性研究對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。FAST程序軟件是由NREL(美國國家能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室)開發(fā)的開源程序,主要用于仿真風(fēng)機(jī)各個(gè)工況下的載荷。本文利用FAST程序分析海上浮式風(fēng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性,對(duì)海上浮式風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和整機(jī)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性仿真,并開發(fā)了海上浮式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與分析軟件。所開展的主要工作包括:(1)根據(jù)IEC-61400-3風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范,對(duì)NREL 5MW海上浮式風(fēng)機(jī)在風(fēng)載和波浪載荷聯(lián)合作用工況下進(jìn)行載荷分析。(2)根據(jù)線性化理論和模態(tài)分析理論對(duì)海上浮式風(fēng)機(jī)進(jìn)行模態(tài)計(jì)算。分析了風(fēng)機(jī)不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下,風(fēng)機(jī)葉片、塔筒和浮式平臺(tái)各個(gè)自由度方向上的頻率,得到了海上風(fēng)機(jī)的坎貝爾圖。(3)建立了海上浮式風(fēng)機(jī)三維幾何簡化模型,研究了風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)疲勞。進(jìn)行了共振條件下的載荷進(jìn)行分析,得到了載荷的功率譜密度,利用有限元分析軟件ANSYS分析了結(jié)構(gòu)的...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 深海浮式風(fēng)機(jī)
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 浮式風(fēng)機(jī)載荷與響應(yīng)分析
    2.1 引言
    2.2 浮式風(fēng)機(jī)受力分析
        2.2.1 風(fēng)載荷
        2.2.2 水動(dòng)力載荷
    2.3 IEC標(biāo)準(zhǔn)工況分析與仿真環(huán)境
        2.3.1 IEC標(biāo)準(zhǔn)工況分析
        2.3.2 風(fēng)波載荷仿真模擬
    2.4 浮式風(fēng)機(jī)載荷與響應(yīng)分析
        2.4.1 葉片和塔筒載荷分析
        2.4.2 浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)響應(yīng)分析
    2.5 不同類型浮式平臺(tái)介紹與響應(yīng)分析
    2.6 波譜類型對(duì)浮式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)載荷分析
    2.7 極端工況對(duì)浮式風(fēng)機(jī)載荷影響
    2.8 本章小結(jié)
第3章 海上浮式風(fēng)機(jī)模態(tài)分析
    3.1 引言
    3.2 風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)線性化與模態(tài)分析理論
        3.2.1 風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)線性化理論
        3.2.2 風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)模態(tài)計(jì)算理論
    3.3 海上浮式風(fēng)機(jī)模態(tài)分析
        3.3.1 葉片模態(tài)分析
        3.3.2 塔筒模態(tài)分析
        3.3.3 浮式平臺(tái)及整機(jī)模態(tài)分析
    3.4 本章小節(jié)
第4章 海上浮式風(fēng)機(jī)振動(dòng)疲勞分析
    4.1 引言
    4.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)疲勞計(jì)算方法
        4.2.1 Miner準(zhǔn)則
        4.2.2 Steinberg法疲勞壽命預(yù)測
        4.2.3 振動(dòng)疲勞壽命估算步驟
    4.3 海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)分析
        4.3.1 幾何模型建立
        4.3.2 PSD分析
        4.3.3 海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)分析
    4.4 疲勞壽命預(yù)測
    4.5 本章小結(jié)
第5章 海上浮式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與分析軟件開發(fā)
    5.1 引言
    5.2 Pro/E二次開發(fā)思路和流程
        5.2.1 Pro/E二次開發(fā)思路
        5.2.2 Pro/E二次開發(fā)流程
    5.3 軟件安裝
    5.4 軟件功能
        5.4.1 軟件主界面和主要功能概述
        5.4.2 風(fēng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模
        5.4.3 FAST仿真模擬與仿真結(jié)果分析
        5.4.4 軟件幫助說明
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號(hào)：3782638