本文選題：TLP浮式風(fēng)機(jī)　切入點(diǎn)：動力響應(yīng)　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展,大量煤炭、石油等傳統(tǒng)能源的使用,引起了嚴(yán)重的環(huán)境問題,因此風(fēng)能作為一種綠色能源發(fā)展迅猛。海上風(fēng)能具有風(fēng)能穩(wěn)定、資源更為豐富的優(yōu)勢,成為近年來風(fēng)力發(fā)電方面發(fā)展的熱門。張力腿浮式平臺(TLP)具有半剛性順應(yīng)、極端環(huán)境載荷條件下優(yōu)良運(yùn)動性的優(yōu)點(diǎn),成為浮式風(fēng)機(jī)有力載體。平臺的動力響應(yīng)性能是評估浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)耦合特性的重要因素,因此研究TLP型浮式風(fēng)機(jī)平臺的動力響應(yīng)特性,具有重要的工程應(yīng)用價值。主要有以下的研究內(nèi)容:首先在基礎(chǔ)理論研究過程中,研究了TLP型浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的多體動力學(xué)耦合作用,重點(diǎn)分析了相關(guān)的基本動力學(xué)特性以及外界環(huán)境荷載。然后基于理論分析,本文提出了針對海上風(fēng)力發(fā)電的TLP型浮式風(fēng)機(jī)平臺的概念設(shè)計。建立了浮式風(fēng)機(jī)平臺的數(shù)值仿真模型,研究了頻域中的附加質(zhì)量、勢流阻尼結(jié)果,分析了作用在浮式風(fēng)機(jī)平臺上波浪力以及其運(yùn)動響應(yīng)幅值算子等參數(shù)。最后,利用本文設(shè)計的數(shù)值模型計算了浮式風(fēng)機(jī)平臺的時域耦合特性。重點(diǎn)研究了TLP型浮式風(fēng)機(jī)運(yùn)動特性和風(fēng)浪耦合特性。第一,研究TLP型浮式風(fēng)機(jī)平臺與風(fēng)機(jī)的耦合效應(yīng)�？紤]風(fēng)載荷、波浪載荷等環(huán)境載荷的共同激勵作用,采用非線性時域耦合仿真方法,對比研究了非風(fēng)機(jī)耦合平臺和全耦合平臺的運(yùn)動響應(yīng)特性和張力腿系泊系統(tǒng)張力幅值響應(yīng)特性。結(jié)果表明風(fēng)機(jī)的耦合作用激發(fā)了浮式平臺的縱蕩、橫蕩以及艏搖運(yùn)動方向的低頻運(yùn)動;垂蕩、橫搖運(yùn)動則表現(xiàn)出一定的高頻特性。張力腿系泊系統(tǒng)的張力響應(yīng)在耦合時相比非耦合出現(xiàn)大幅增加,并且#1號張力腿受平臺縱搖運(yùn)動影響最大。第二,考慮南海目標(biāo)海域復(fù)雜海洋環(huán)境,評估了浮式風(fēng)機(jī)平臺風(fēng)浪載荷聯(lián)合效應(yīng)。對比分析了在不同入射角環(huán)境載荷,不同工況條件下平臺運(yùn)動響應(yīng)性能結(jié)果以及張力腿系泊張力幅值響應(yīng)特性。第三,研究Cross海況對系統(tǒng)動力響應(yīng)性能的不同影響。本文完成了一種新式TLP型海上浮式風(fēng)機(jī)平臺的設(shè)計,并且分析了其頻域特性以及時域動力耦合特性,對后續(xù)深入研究深海浮式風(fēng)機(jī)有指導(dǎo)意義。
[Abstract]:With the development of industrialization and urbanization in China, the use of a large number of traditional energy sources, such as coal and petroleum, has caused serious environmental problems, so wind energy as a green energy is developing rapidly. The advantages of more abundant resources have become a hot topic in wind power generation in recent years. The tension leg floating platform (TLP) has the advantages of semi-rigid compliance and excellent mobility under extreme environmental loads. The dynamic response performance of the platform is an important factor to evaluate the coupling characteristics of the floating fan system, so the dynamic response characteristics of the TLP floating fan platform are studied. It has important engineering application value. It has the following research contents: firstly, in the basic theory research process, the coupling action of multi-body dynamics of TLP floating fan system is studied. The basic dynamic characteristics and external environmental loads are analyzed, and then based on the theoretical analysis, In this paper, the conceptual design of TLP floating fan platform for offshore wind power generation is presented. The numerical simulation model of floating fan platform is established, and the additional mass and potential flow damping results in frequency domain are studied. The parameters of wave force acting on the floating fan platform and the amplitude operator of its motion response are analyzed. Finally, The time domain coupling characteristics of floating fan platform are calculated by using the numerical model designed in this paper. The motion characteristics and wind wave coupling characteristics of TLP floating fan are studied emphatically. The coupling effect between TLP floating fan platform and fan is studied. Considering the common excitation of wind load and wave load, the nonlinear time domain coupling simulation method is adopted. The dynamic response characteristics of non-fan coupled platform and fully coupled platform and tension amplitude response of tension leg mooring system are compared. The results show that the coupling of fan excites the longitudinal swing of floating platform. The low frequency motion in the direction of swinging and yawing, and the motion of swinging and rolling show certain high frequency characteristics. The tension response of the mooring system of tension legs increases significantly compared with that of the uncoupled mooring system. Second, considering the complex marine environment in the target area of the South China Sea, the combined effect of wind and wave loads on the floating fan platform is evaluated, and the loads at different incident angles are compared and analyzed. The results of platform motion response and the amplitude response of mooring tension of tension leg under different working conditions. Third, This paper studies the different influences of Cross sea conditions on the dynamic response performance of the system. In this paper, a new type of TLP floating fan platform is designed, and its frequency domain characteristics and time domain dynamic coupling characteristics are analyzed. It is of guiding significance for further research on deep sea floating fan.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U674.37;TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1599052