本文關(guān)鍵詞：近海風(fēng)電設(shè)備安裝船的耐波性研究

  更多相關(guān)文章： 近海風(fēng)電設(shè)備安裝船 運(yùn)動(dòng)響應(yīng) 船舶觸底 樁腿觸底沖擊 船底砰擊

【摘要】：自航自升式風(fēng)電設(shè)備安裝船是目前近海風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的首選裝備,其功能齊全,能夠適應(yīng)海上風(fēng)機(jī)安裝的各種需求。基于風(fēng)電設(shè)備安裝船的獨(dú)特外形特點(diǎn)和多樣化工作狀態(tài),為了研發(fā)這種新的船型,有必要針對(duì)船體在波浪中的運(yùn)動(dòng)、觸底、砰擊等若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。本文對(duì)風(fēng)電設(shè)備安裝船的運(yùn)動(dòng)特性和底部砰擊載荷進(jìn)行了計(jì)算分析。首先,基于AQWA軟件建立風(fēng)電設(shè)備安裝船在復(fù)雜波浪載荷作用下運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的理論預(yù)報(bào)方法,對(duì)比該船型的水池試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了理論預(yù)報(bào)方法的準(zhǔn)確性。然后,通過(guò)數(shù)值計(jì)算研究了航速、水深和粘性阻尼等參數(shù)對(duì)風(fēng)電船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值算子的影響。最后,建立了不同工況下風(fēng)電船的水動(dòng)力計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)上,風(fēng)電安裝船在近場(chǎng)遷移時(shí),由于波浪的作用,船體可能發(fā)生觸底。本文以風(fēng)電船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)時(shí)域計(jì)算結(jié)果來(lái)確定風(fēng)電船避免發(fā)生觸底的最小安全作業(yè)水深。風(fēng)電船在插樁/拔樁狀態(tài)下,由于船體的運(yùn)動(dòng),樁腿底部可能與海底發(fā)生沖擊,沖擊載荷與船體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)為max(θ/T),通過(guò)計(jì)算不同波浪入射角下的橫搖和縱搖RAO,結(jié)合波浪譜進(jìn)行譜分析,預(yù)報(bào)了θ/T的在不同波浪入射角下的設(shè)計(jì)極值。此外,為了分析具有特殊船型的近海風(fēng)電設(shè)備安裝船在航行狀態(tài)下的底部砰擊問(wèn)題,本文提出了一種適用于風(fēng)電設(shè)備安裝船的底部砰擊載荷計(jì)算流程。其中,基于波浪勢(shì)流理論計(jì)算有航速船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),利用多項(xiàng)式擬合典型剖面在入水前后時(shí)刻的垂向速度時(shí)間歷程曲線,基于計(jì)算流體力學(xué)理論計(jì)算二維船型剖面入水砰擊載荷。然后,針對(duì)計(jì)算流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,驗(yàn)證了船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和二維剖面入水算法的準(zhǔn)確性。最后,根據(jù)本文計(jì)算方法對(duì)近海風(fēng)電設(shè)備安裝船的底部砰擊特性進(jìn)行研究。
【關(guān)鍵詞】：近海風(fēng)電設(shè)備安裝船 運(yùn)動(dòng)響應(yīng) 船舶觸底 樁腿觸底沖擊 船底砰擊
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U661.32;U674.34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 概述9
• 1.2 海上風(fēng)電場(chǎng)與近海風(fēng)電設(shè)備安裝船9-13
• 1.2.1 海上風(fēng)電場(chǎng)9-10
• 1.2.2 海上風(fēng)電基礎(chǔ)形式10-11
• 1.2.3 海上風(fēng)車(chē)安裝船11-13
• 1.3 船底入水砰擊研究進(jìn)展13-16
• 1.3.1 二維模型試驗(yàn)13
• 1.3.2 三維模型試驗(yàn)和全尺度試驗(yàn)13-14
• 1.3.3 經(jīng)驗(yàn)公式法14
• 1.3.4 理論和數(shù)值方法14-15
• 1.3.5 各種方法的比較15-16
• 1.4 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)理論綜述16
• 1.5 本文主要工作內(nèi)容16-18
• 2 浮體運(yùn)動(dòng)分析理論18-25
• 2.1 勢(shì)流理論18-21
• 2.1.1 線性入射理論18-19
• 2.1.2 波浪繞射和輻射理論19-21
• 2.2 邊界元方法21-22
• 2.3 頻域運(yùn)動(dòng)響應(yīng)22-23
• 2.4 時(shí)域水動(dòng)力系數(shù)23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 風(fēng)電設(shè)備安裝船的運(yùn)動(dòng)特性分析25-38
• 3.1 風(fēng)電設(shè)備安裝船主要參數(shù)25-26
• 3.2 理論預(yù)報(bào)方法的驗(yàn)證26-30
• 3.2.1 風(fēng)電船運(yùn)動(dòng)幅值響應(yīng)算子驗(yàn)證26-28
• 3.2.2 不規(guī)則波的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證28-30
• 3.3 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和參數(shù)對(duì)風(fēng)電船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值算子的影響30-35
• 3.3.1 有無(wú)航速對(duì)運(yùn)動(dòng)幅值響應(yīng)算子的影響30-32
• 3.3.2 水深對(duì)運(yùn)動(dòng)幅值響應(yīng)算子的影響32-33
• 3.3.3 粘性阻尼對(duì)運(yùn)動(dòng)幅值響應(yīng)算子的影響33-35
• 3.4 風(fēng)電設(shè)備安裝船運(yùn)動(dòng)特性分析35-37
• 3.4.1 風(fēng)電設(shè)備安裝船的運(yùn)動(dòng)固有周期35
• 3.4.2 不同工況下的風(fēng)電設(shè)備安裝船的運(yùn)動(dòng)幅值響應(yīng)算子35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 4 近場(chǎng)遷移狀態(tài)船體觸底分析38-47
• 4.1 近場(chǎng)遷移狀態(tài)WTIV水動(dòng)力模型38-39
• 4.2 計(jì)算海況39
• 4.3 計(jì)算結(jié)果39-46
• 4.3.1 船體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)39-41
• 4.3.2 船底關(guān)鍵點(diǎn)垂向位移響應(yīng)41-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 5 插樁/拔樁狀態(tài)運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)計(jì)算47-57
• 5.1 Jacking狀態(tài)WTIV水動(dòng)力模型48-50
• 5.1.1 重心位置和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量48-49
• 5.1.2 水線高度的調(diào)整49-50
• 5.2 Jacking狀態(tài)下WTIV的橫搖RAO和縱搖RAO50-53
• 5.3 目標(biāo)海況下特征參數(shù)θ/T的統(tǒng)計(jì)分析53-55
• 5.3.1 譜分析方法53
• 5.3.2 設(shè)計(jì)極值預(yù)報(bào)53-54
• 5.3.3 沖擊載荷計(jì)算參數(shù)54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-57
• 6 二維模型入水砰擊數(shù)值模擬57-62
• 6.1 計(jì)算區(qū)域、邊界條件和網(wǎng)格劃分57-58
• 6.2 網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)方案58-59
• 6.3 流體的屬性59
• 6.4 計(jì)算方法59
• 6.5 入水砰擊數(shù)值算法驗(yàn)證59-61
• 6.6 本章小結(jié)61-62
• 7 自航狀態(tài)船底入水砰擊載荷計(jì)算62-82
• 7.1 不規(guī)則波中船體與波面垂向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)域分析62-67
• 7.2 入水砰擊判斷和入水速度的表示67-72
• 7.3 風(fēng)電安裝船剖面入水砰擊載荷特性分析72-74
• 7.4 基于CFD理論的船剖面入水砰擊數(shù)值模擬74-81
• 7.5 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況86-87
• 致謝87-88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1081317