【摘要】：21世紀(jì)以來(lái)的科技迅猛發(fā)展導(dǎo)致了能源的劇烈消耗,傳統(tǒng)的化石能源的使用又伴隨著大量的污染從而加速了環(huán)境的惡化。尋找清潔而高效的新型能源就成為各個(gè)國(guó)家的重要關(guān)注點(diǎn)。風(fēng)能作為一種新型能源,具有儲(chǔ)備量大、利用率高、技術(shù)發(fā)展成熟等特點(diǎn)。一般地,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)分為陸地風(fēng)力發(fā)電和海上風(fēng)力發(fā)電。相比陸地風(fēng)電,海上風(fēng)電起步較晚,技術(shù)難度大,但海上風(fēng)能更加豐富和強(qiáng)大,因而更具研究?jī)r(jià)值,故本文選取海上風(fēng)電作為研究對(duì)象,主要研究了海上風(fēng)電浮式平臺(tái)和塔架的問(wèn)題。根據(jù)目前的主流研究模型,采用美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的三浮體風(fēng)機(jī)平臺(tái)(OC4-DeepCwindSemi)為研究基礎(chǔ),對(duì)其公布的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,并使用FAST軟件進(jìn)行時(shí)域模擬,計(jì)算分析了三浮體平臺(tái)在規(guī)則波和不規(guī)則波中的時(shí)域動(dòng)力響應(yīng)特性。在此基礎(chǔ)上,按照縮尺比制作了相應(yīng)的測(cè)試模型并進(jìn)行了水池試驗(yàn),測(cè)得了模型的運(yùn)動(dòng)特性數(shù)據(jù)。最后,將數(shù)值模擬和水池試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)風(fēng)速和波浪對(duì)于風(fēng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)的影響變化趨勢(shì)基本一致,驗(yàn)證研究具有一定合理性。本文的具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)分析了浮式風(fēng)力機(jī)的發(fā)展前景和類型,并選取三浮體風(fēng)機(jī)平臺(tái)為研究目標(biāo)。(2)使用FAST軟件進(jìn)行時(shí)域模擬分析,分別分析了無(wú)風(fēng)情況下、平均海風(fēng)(8.7m/s)情況下、風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速下(11.4m/s)和不規(guī)則波浪不同入射角度下的風(fēng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng),得出了 54種工況下風(fēng)機(jī)平臺(tái)和塔架動(dòng)力響應(yīng)曲線,發(fā)現(xiàn)當(dāng)海浪波長(zhǎng)接近平臺(tái)長(zhǎng)度時(shí),塔架振動(dòng)位移最大;而塔架振動(dòng)在波浪入射角為75°時(shí)較為劇烈,最大值可達(dá)2.93m。但整體上平臺(tái)的動(dòng)力響應(yīng)受波浪入射角變化影響不明顯。(3)以FAST軟件模擬的三浮體風(fēng)機(jī)平臺(tái)為基礎(chǔ),按照1:30的比例制作水池測(cè)試模型,按照設(shè)計(jì)的54種試驗(yàn)工況開展水池試驗(yàn)研究�？梢园l(fā)現(xiàn),在單獨(dú)波浪作用下,塔架切向和塔架拍向的位移變化隨著波長(zhǎng)呈現(xiàn)減小趨勢(shì);在風(fēng)浪聯(lián)合作用下時(shí),塔架受到風(fēng)載荷影響,位移變化與波長(zhǎng)成一種非線性關(guān)系,在考慮風(fēng)載荷的影響后,風(fēng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)有比較明顯的隨波長(zhǎng)變化趨勢(shì)。經(jīng)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM614;P75
【圖文】：

大范圍的開闊平坦的地面用以安裝風(fēng)機(jī)，所以對(duì)于場(chǎng)地的要求比較嚴(yán)格，不利于大規(guī)逡逑模推廣。海上風(fēng)機(jī)對(duì)于場(chǎng)地的要求就比較容易，因?yàn)楹Ｃ嫫秸�，沒有高大的山脈丘陵逡逑阻擋，并且海風(fēng)比陸地風(fēng)速更大，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，是風(fēng)力發(fā)電的理想場(chǎng)地。歐美發(fā)達(dá)逡逑國(guó)家海洋意識(shí)強(qiáng)，以及具有先進(jìn)的陸地風(fēng)機(jī)技術(shù)，率先進(jìn)入海洋領(lǐng)域并在海上風(fēng)機(jī)方逡逑向取得一定的領(lǐng)先地位。逡逑資料顯示，早在十九世紀(jì)末，丹麥人一一皮？拉庫(kù)爾［５］第一次發(fā)明了可以使用的逡逑風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但是后來(lái)的１００年間世界對(duì)于風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展仍比較緩慢。直到１９７３逡逑年時(shí)，由于受到第四次中東戰(zhàn)爭(zhēng)的影響，國(guó)際原油價(jià)格短時(shí)間內(nèi)急速增長(zhǎng)％進(jìn)而導(dǎo)逡逑致了一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)衰退，于是各國(guó)開始加大對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的重視和研逡逑宄，并給予技術(shù)開發(fā)支持和政策支持，從而大大推進(jìn)了風(fēng)電技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展。在上逡逑世紀(jì)卯年代初，丹麥建立了世界上第一個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)溫娜比（Ｖｉｎｄｅｂｙ）邋［７］，它逡逑由１１臺(tái)４５０千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成，總發(fā)電量達(dá)到了邋４．９５兆瓦，這也標(biāo)志著風(fēng)電技逡逑術(shù)正式投入工業(yè)化生產(chǎn)，為取代火力發(fā)電走出了重要的第一步。丹麥作為發(fā)電技術(shù)的逡逑老牌強(qiáng)國(guó)，截止到２０１５年，風(fēng)電技術(shù)以占其總發(fā)電量的４５％，圖１－１給出了丹麥近逡逑幾年的風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)。逡逑

在建５個(gè)項(xiàng)目，容量達(dá)１．４吉瓦。根據(jù)資料，英國(guó)在２０１３年間，新增加的海上風(fēng)機(jī)裝逡逑機(jī)量達(dá)到了邋７５０兆瓦，風(fēng)機(jī)的容量占據(jù)世界新X椃緄繾莧萘康模叮叮福�，达禂嚶枮懤`鑠義細(xì)咚劍τ誆抵韉嫉匚�。哇E保布次⒐Ｉ獻(xiàn)畬蟮姆緦?duì)发稻p。蹋錚睿洌錚鑠澹粒潁潁幔�。辶x媳泵賴姆緇際醴⒄溝靡嬗諉攔圖幽么�，虽赛S鴆澆賢�，但是凭借着脭r岣誨義系暮０斷咦試春途藪蟮牡緦?duì)袟栿荫g玫攪搜桿俜⒄�。脭r冢玻埃保賭昊ǚ迅嘰錚常兌諉厘義顯ㄉ柙擻吮泵賴諞桓齪Ｉ戲緄縵钅懇灰唬攏桑停祝郟保眩菹钅�。截至２０１＜忀弻�(duì)攏攔義顯擻�、建身w凸婊械暮Ｉ戲緄縵钅坑校玻父觶ぜ譜鈧丈蠛�、批准皽姘的肪i緇殄義先萘課玻矗奔�。辶x顯諮侵薜厙?guó)，葰志将新能源茧H跏游浞⒄共豢扇鄙俚鬧匾鉸災(zāi)唬郟保保蕁Ｔ冢玻埃保卞義夏輳氈靖５漢說(shuō)繒痙⑸誦孤┦錄�，蒂Z氯氈久裰詼雜諍說(shuō)縞枋┎艽蟮牡執(zhí)デ殄義閑鰨虼巳氈窘履茉茨勘曜蛄寺躺尬廴鏡奶裟芎頭縋�，绿色产业投资X棾ご镥義希玻常�，达禂囁邋８煺啙唱。辶x賢跡保掣５焊∈椒緦?duì)发稻l郟保保蒎甕跡保雌∈膠Ｉ戲緇ㄓ冒滄按埃疲歟錚幔翦義希遙幔椋螅澹頡卞義希疲椋紓澹卞澹沖澹疲酰耄酰螅瑁椋恚徨澹疲歟錚幔簦椋睿玨澹祝椋睿溴澹裕酰潁猓椋睿邋危疲椋紓澹保村澹疲歟錚幔簦椋睿玨澹錚媯媯螅瑁錚潁邋澹鰨椋睿溴澹簦酰潁猓椋睿邋澹螅穡澹悖椋幔戾義希椋睿螅簦幔歟歟幔簦椋錚鑠澹螅瑁椋皰澹ⅲ疲歟錚幔翦澹遙幔椋螅澹頡卞義先氈鏡暮Ｉ戲緄繾試捶岣

本文編號(hào)：2766506