本文關(guān)鍵詞：半潛式浮式風(fēng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)機(jī)理的理論與模型試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 浮式風(fēng)機(jī) 動(dòng)力響應(yīng) 模型試驗(yàn) 時(shí)域數(shù)值計(jì)算 Wind-SKLOE

【摘要】：由于環(huán)境污染、能源危機(jī)、可持續(xù)發(fā)展等議題日益成為人類社會(huì)生活的中心內(nèi)容,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正受到全世界愈來(lái)愈多的關(guān)注。實(shí)際上,陸基風(fēng)力發(fā)電的商業(yè)化運(yùn)作已經(jīng)取得的巨大成功,已經(jīng)成為一些地區(qū)的支柱型能源。然而,陸基風(fēng)力發(fā)電的視覺(jué)、噪聲污染卻長(zhǎng)期以來(lái)飽受詬病;而且由于陸地風(fēng)場(chǎng)先天性缺陷(低平均風(fēng)速、高湍流度),工業(yè)界難以高效地利用風(fēng)力資源。在這樣的背景條件下,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正謀求向深水風(fēng)場(chǎng)進(jìn)軍并創(chuàng)造性地提出了浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)這一全新的海洋工程裝備概念。本文對(duì)一半潛式浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)(OC4-Deep Cwind)在典型風(fēng)、浪條件下的運(yùn)動(dòng)、載荷響應(yīng)性能進(jìn)行了全面的分析與研究,并自主開發(fā)了一套時(shí)域耦合分析程序——Wind-SKLOE作為浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的預(yù)報(bào)工具。在此基礎(chǔ)上,本文開展了相應(yīng)的模型試驗(yàn)研究,充分討論了模型制造、尺度效應(yīng)等核心議題并通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該耦合分析程序的預(yù)報(bào)精度。最后,文章利用數(shù)值工具FAST對(duì)該浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在非正常工作狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了研究。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:1.首先全面、詳實(shí)地介紹浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)這一全新的概念,重點(diǎn)闡述其在工程應(yīng)用上的挑戰(zhàn)與不同研究方法。2.開發(fā)耦合動(dòng)力學(xué)時(shí)域模擬程序(Wind-SKLOE)預(yù)報(bào)浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)相應(yīng)。水動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型基于線性勢(shì)流理論,并通過(guò)葉素動(dòng)量理論計(jì)算氣動(dòng)載荷。由于自由液面的記憶效應(yīng),輻射波浪力與浮體歷史運(yùn)動(dòng)相關(guān),Wind-SKLOE中采用脈沖響應(yīng)理論對(duì)其進(jìn)行模擬。此外,通過(guò)引入動(dòng)態(tài)尾流模型對(duì)氣動(dòng)力學(xué)中的動(dòng)態(tài)效應(yīng)進(jìn)行修正。3.以O(shè)C4-Deep Cwind半潛浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)為研究對(duì)象開展相應(yīng)的模型試驗(yàn)研究,詳細(xì)介紹試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路以及操作過(guò)程。著重討論在Froude數(shù)相似條件下由于Reynolds數(shù)不相似所導(dǎo)致的氣動(dòng)力載荷不匹配問(wèn)題以及修正方法。4.通過(guò)模型試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)自主開發(fā)程序的預(yù)報(bào)精度進(jìn)行驗(yàn)證,討論該程序的適用性與局限性5.通過(guò)數(shù)值工具FAST對(duì)OC4-Deep Cwind浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在非正常工作條件下的獨(dú)特響應(yīng)特性進(jìn)行研究,重點(diǎn)討論機(jī)艙內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)制關(guān)閉后的瞬態(tài)效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：浮式風(fēng)機(jī) 動(dòng)力響應(yīng) 模型試驗(yàn) 時(shí)域數(shù)值計(jì)算 Wind-SKLOE
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U674.38
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 概述10-11
• 1.2 海上風(fēng)力發(fā)電概況與應(yīng)用挑戰(zhàn)11-12
• 1.3 浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)研究進(jìn)展12-19
• 1.3.1 實(shí)際概念項(xiàng)目12-17
• 1.3.2 數(shù)值分析工具研究進(jìn)展17-18
• 1.3.3 模型試驗(yàn)研究進(jìn)展18-19
• 1.4 研究?jī)?nèi)容以及創(chuàng)新點(diǎn)19-22
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容19-21
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 第二章 OC4-DEEPCWIND半潛式浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)概述22-27
• 2.1 浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)介紹22-26
• 2.1.1 葉片參數(shù)23
• 2.1.2 機(jī)艙參數(shù)23
• 2.1.3 塔架參數(shù)23-24
• 2.1.4 浮體參數(shù)24-25
• 2.1.5 錨泊系統(tǒng)參數(shù)25-26
• 2.2 本章小結(jié)26-27
• 第三章 浮式風(fēng)機(jī)耦合動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究27-53
• 3.1 耦合動(dòng)力學(xué)模塊28-30
• 3.1.1 坐標(biāo)系28
• 3.1.2 動(dòng)力學(xué)方程28-30
• 3.2 水動(dòng)力學(xué)模塊30-38
• 3.2.1 頻域勢(shì)流理論30-35
• 3.2.1.1 線性波浪理論30-31
• 3.2.1.2 速度勢(shì)定解問(wèn)題的提出與求解31-33
• 3.2.1.3 輻射波浪力與繞射波浪力33-35
• 3.2.2 時(shí)域波浪載荷數(shù)值模型35-38
• 3.2.2.1 一階線性入射波浪力模型35
• 3.2.2.2 二階差頻漫漂波浪力模型35-36
• 3.2.2.3 輻射波浪力模型36-38
• 3.2.3 靜回復(fù)力38
• 3.3 空氣動(dòng)力學(xué)模塊38-50
• 3.3.1 二維翼型理論38-39
• 3.3.2 一維葉輪動(dòng)量理論39-42
• 3.3.3 葉輪旋轉(zhuǎn)效應(yīng)42-43
• 3.3.4 葉素動(dòng)量理論43-46
• 3.3.5 動(dòng)態(tài)尾流修正模型46-50
• 3.4 錨泊系統(tǒng)模塊50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章 浮式風(fēng)機(jī)模型試驗(yàn)研究與試驗(yàn)結(jié)果分析53-88
• 4.1 模型試驗(yàn)介紹53-68
• 4.1.1 相似性法則53-54
• 4.1.2 模型制作54-57
• 4.1.3 試驗(yàn)條件與測(cè)量設(shè)備57-61
• 4.1.3.1 試驗(yàn)條件57-60
• 4.1.3.2 測(cè)量設(shè)備60-61
• 4.1.4 Reynolds數(shù)尺度效應(yīng)及修正方法61-68
• 4.1.4.1 Reynolds數(shù)尺度效應(yīng)61-63
• 4.1.4.2 修正方法63-68
• 4.2 模型校核68-73
• 4.2.1 造風(fēng)系統(tǒng)校核68-69
• 4.2.2 塔架校核69-70
• 4.2.3 錨泊系統(tǒng)校核70-71
• 4.2.4 浮式系統(tǒng)校核71-73
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果的分析與討論73-86
• 4.3.1 氣動(dòng)載荷對(duì)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響75-80
• 4.3.1.1 白噪聲試驗(yàn)75-77
• 4.3.1.2 浮式平臺(tái)六自由度剛體運(yùn)動(dòng)77-78
• 4.3.1.3 機(jī)艙加速度78-80
• 4.3.2 葉輪回轉(zhuǎn)效應(yīng)80-82
• 4.3.3 塔架頂端局部載荷82-84
• 4.3.4 翼型對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響84-86
• 4.4 本章小結(jié)86-88
• 第五章 WIND-SKLOE數(shù)值模擬程序計(jì)算精度驗(yàn)證88-104
• 5.1 自由衰減測(cè)試88-90
• 5.2 白噪聲測(cè)試90-93
• 5.3 風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試93-96
• 5.4 風(fēng)與規(guī)則波96-97
• 5.5 風(fēng)與不規(guī)則波97-102
• 5.6 本章小結(jié)102-104
• 第六章 浮式風(fēng)機(jī)在故障中的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)機(jī)理分析104-109
• 6.1 葉輪推力、扭矩105-106
• 6.2 浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)106-107
• 6.3 塔架瞬態(tài)結(jié)構(gòu)響應(yīng)107-108
• 6.4 本章小結(jié)108-109
• 第七章 總結(jié)與展望109-112
• 7.1 研究?jī)?nèi)容與結(jié)論109-110
• 7.2 研究?jī)?nèi)容展望110-112
• 參考文獻(xiàn)112-114
• 致謝114-116
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文116-119

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本文編號(hào)：622300