本文關(guān)鍵詞：海上浮式風(fēng)機(jī)系泊纜索動(dòng)張力特性分析

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【摘要】：海上浮式風(fēng)機(jī)(FOWT)是近期內(nèi)最具開發(fā)潛力的新型風(fēng)電技術(shù)。系泊纜索用于風(fēng)力機(jī)牽引定位,將風(fēng)力機(jī)承受的風(fēng)浪載荷傳遞到海底,是風(fēng)力機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保證。風(fēng)浪載荷作用下海上浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)存在大幅度運(yùn)動(dòng),系泊纜索呈現(xiàn)出顯著的非線性特性,尤其當(dāng)處于松弛-張緊交替狀態(tài)時(shí),纜索張緊力變化異常復(fù)雜,可能出現(xiàn)很高的動(dòng)態(tài)張緊力而導(dǎo)致系泊系統(tǒng)斷裂失效。本文圍繞深海系泊纜索動(dòng)張力特性開展理論與仿真建模與分析,研究典型風(fēng)浪載荷下動(dòng)張力變化規(guī)律及其影響因素,為海上浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于葉素動(dòng)量理論(BEM)建立了風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)載荷計(jì)算模型,通過編程計(jì)算獲得了葉輪推力、轉(zhuǎn)矩;采用Jonswap譜描述波浪載荷,考慮波浪的衍射和輻射作用,計(jì)算浮式風(fēng)機(jī)的水動(dòng)力載荷;建立了系泊纜索張緊、松弛狀態(tài)下的風(fēng)力機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,纜索的松弛-張緊區(qū)域根據(jù)阻尼比、頻率比和位移比確定。以NREL 5MW海上浮式風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,分析了不同風(fēng)浪載荷下和預(yù)緊力下風(fēng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)以及纜索的動(dòng)張力變化規(guī)律。(2)推導(dǎo)了系泊纜索的懸鏈線式方程,并根據(jù)方程給出系泊纜索的初始位置;采用多剛體離散方法建立系泊纜索的等效動(dòng)力學(xué)模型,將離散剛體段視為柔性懸臂梁,推導(dǎo)了相鄰剛體間連接彈簧剛度系數(shù)表達(dá)式;基于ADAMS軟件建立海上浮式風(fēng)機(jī)整機(jī)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型,研究了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況下海上浮式風(fēng)機(jī)整機(jī)運(yùn)動(dòng)下的系泊纜索動(dòng)張力特性。(3)分析了系泊纜索的布置數(shù)量、布置角度對(duì)其系泊纜索動(dòng)張力的影響;研究了系泊纜索單根或多根的斷裂失效對(duì)系泊纜索動(dòng)張力的影響,并提出一種系泊纜索斷裂失效的判斷方法。
【關(guān)鍵詞】：海上浮式風(fēng)機(jī) 系泊纜索 松弛-張緊 動(dòng)張力 多剛體法
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景和意義10-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究綜述13-16
• 1.2.1 海上浮式風(fēng)機(jī)風(fēng)浪載荷計(jì)算13-14
• 1.2.2 海上浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析14-15
• 1.2.3 海上浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)動(dòng)張力分析15-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 系泊纜索松弛-張緊狀態(tài)及其動(dòng)張力分析18-32
• 2.1 海上浮式風(fēng)機(jī)載荷計(jì)算18-24
• 2.1.1 氣動(dòng)載荷18-22
• 2.1.2 水動(dòng)載荷22-24
• 2.1.3 系泊纜索載荷24
• 2.2 風(fēng)力機(jī)運(yùn)動(dòng)方程的建立24-26
• 2.2.1 松弛與張緊狀態(tài)下風(fēng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程24-25
• 2.2.2 纜索松弛-張緊轉(zhuǎn)變條件25-26
• 2.3 實(shí)例分析26-30
• 2.3.1 分析對(duì)象26-27
• 2.3.2 分析結(jié)果27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第三章 基于系泊纜索多剛體等效建模的整機(jī)動(dòng)力學(xué)模型32-56
• 3.1 海上浮式風(fēng)機(jī)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模流程32-33
• 3.2 系泊纜索的多剛體等效建模方法33-45
• 3.2.1 系泊纜索的懸鏈線方程33-37
• 3.2.2 系泊纜索多剛體離散建模及其參數(shù)計(jì)算37-45
• 3.3 考慮系泊纜索的海上浮式風(fēng)機(jī)整機(jī)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型45-52
• 3.3.1 基于ADAMS軟件的系泊纜索建模45-47
• 3.3.2 葉片柔性體建模47-51
• 3.3.3 塔架柔性體建模51-52
• 3.4 海上浮式風(fēng)機(jī)整機(jī)剛?cè)狁詈夏Ｐ?/span>52-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第四章 典型工況下海上浮式風(fēng)機(jī)系泊纜索動(dòng)張力分析56-66
• 4.1 穩(wěn)態(tài)工況下系泊纜索的動(dòng)張力分析56-62
• 4.1.1 不同風(fēng)速下系泊纜索的動(dòng)張力分析56-59
• 4.1.2 規(guī)則波下系泊纜索的動(dòng)張力分析59-60
• 4.1.3 穩(wěn)態(tài)風(fēng)速和規(guī)則波下系泊纜索的動(dòng)張力分析60-62
• 4.2 瞬態(tài)工況下系泊纜索的動(dòng)張力分析62-63
• 4.3 本章小結(jié)63-66
• 第五章 系泊纜索動(dòng)張力特性的影響因素分析66-76
• 5.1 系泊纜索數(shù)目對(duì)其動(dòng)張力的影響66-68
• 5.2 系泊纜索布置角度對(duì)其動(dòng)張力的影響68-70
• 5.3 系泊纜索斷裂失效及其動(dòng)張力變化70-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 論文總結(jié)76
• 6.2 研究展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間參研項(xiàng)目和研究成果84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：631559