海洋中蘊藏著豐富的風(fēng)能資源,但是隨著海上風(fēng)電的開發(fā)利用,近海風(fēng)電規(guī)劃已日趨飽和,因此部分發(fā)達國家將目光投向了深海。然而近海的固定式風(fēng)機無法適用于深海,所以浮式風(fēng)機的研究與設(shè)計對海上風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文首先對海上浮式風(fēng)機發(fā)展的背景以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進行了概述,提出了當(dāng)前浮式風(fēng)機發(fā)展的幾個主要技術(shù)挑戰(zhàn),并介紹了浮式風(fēng)機動力響應(yīng)計算的方法。在此基礎(chǔ)上,以美國國家可再生能源實驗室設(shè)計的NREL-5MW為目標(biāo)風(fēng)機,參考Truss Spar型海上油氣平臺的特點及結(jié)構(gòu)形式,概念性地設(shè)計了一種Spar型浮式風(fēng)機基礎(chǔ),確定了其主要性能參數(shù),并對其進行頻域水動力分析,得到其水動力系數(shù)以及RAOs、二階力傳遞函數(shù)等幅頻特性。然后,選取典型的作業(yè)工況,通過與典型浮式風(fēng)機基礎(chǔ)的時域運動響應(yīng)比較,驗證其水動力性能;同時選取某極端工況,評估該浮式風(fēng)機基礎(chǔ)及其錨泊系統(tǒng)的安全性。本文還對傳統(tǒng)錨泊系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計,通過改變錨鏈布置形式的方式,增大錨泊系統(tǒng)在風(fēng)機俯仰自由度上的回復(fù)力矩,以提高其對風(fēng)機俯仰運動的控制性能,并與傳統(tǒng)錨泊系統(tǒng)進行對比,驗證了其在風(fēng)機俯仰運動控制上的優(yōu)越性。此外,還從強度、疲勞兩個角度... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要技術(shù)挑戰(zhàn)
    1.4 主要研究工作
第二章 基本理論
    2.1 波浪理論
        2.1.1 線性規(guī)則波
        2.1.2 隨機波浪
    2.2 基于勢流理論的頻域分析方法
        2.2.1 波浪繞射與輻射分析
        2.2.2 分布源積分方程及其求解
        2.2.3 頻域運動方程
        2.2.4 二階波浪力
    2.3 風(fēng)載荷
        2.3.1 動量葉素理論
        2.3.2 等效處理
    2.4 海流載荷
    2.5 錨泊系統(tǒng)張力計算方法
        2.5.1 懸鏈線方程
        2.5.2 集中質(zhì)量法
    2.6 時域耦合運動
        2.6.1 波浪力
        2.6.2 附加質(zhì)量和遲滯函數(shù)
    2.7 錨泊系統(tǒng)疲勞損傷計算方法
        2.7.1 雨流計數(shù)法
        2.7.2 T-N曲線
        2.7.3 線性疲勞累積損傷理論
    2.8 AQWA軟件介紹
    2.9 本章小結(jié)
第三章 浮式風(fēng)機基礎(chǔ)的概念性設(shè)計
    3.1 背景介紹
        3.1.1 浮式風(fēng)機基礎(chǔ)形式介紹及對比
        3.1.2 浮式風(fēng)機項目回顧
        3.1.3 Truss Spar式平臺介紹
    3.2 總體設(shè)計理念與方法
        3.2.1 總體設(shè)計理念
        3.2.2 總體設(shè)計方法
    3.3 海上5MW風(fēng)機
    3.4 浮式風(fēng)機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)
    3.5 錨泊系統(tǒng)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 頻域水動力計算
    4.1 粘性阻尼的計算
    4.2 水動力系數(shù)
        4.2.1 附加質(zhì)量和輻射阻尼
        4.2.2 一階波浪力傳遞函數(shù)
        4.2.3 二階波浪力傳遞函數(shù)
    4.3 頻域運動響應(yīng)分析
        4.3.1 幅頻響應(yīng)曲線（RAOs）
        4.3.2 浪向角對頻域運動響應(yīng)的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 時域響應(yīng)分析
    5.1 環(huán)境條件
    5.2 作業(yè)工況下的時域響應(yīng)分析
        5.2.1 水動力性能對比分析
        5.2.2 錨鏈張力對比分析
    5.3 極端工況下的安全性評估
        5.3.1 極端工況下的風(fēng)載荷計算
        5.3.2 錨泊系統(tǒng)完整狀態(tài)下的安全性評估
        5.3.3 錨泊系統(tǒng)破損狀態(tài)下的安全性評估
    5.4 本章小結(jié)
第六章 錨泊系統(tǒng)優(yōu)化
    6.1 錨泊系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
        6.1.1 優(yōu)化設(shè)計理念
        6.1.2 錨泊系統(tǒng)主要參數(shù)及布置方式對比
    6.2 錨泊系統(tǒng)靜回復(fù)力剛度對比
    6.3 錨泊系統(tǒng)性能對比
        6.3.1 錨泊系統(tǒng)運動控制性能對比
        6.3.2 錨泊系統(tǒng)回復(fù)力對比
    6.4 錨泊系統(tǒng)優(yōu)化對錨鏈的影響
        6.4.1 對錨鏈張力安全系數(shù)的影響
        6.4.2 對錨鏈疲勞損傷的影響
        6.4.3 總體影響評估
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 主要研究工作總結(jié)與結(jié)論
    7.2 本文創(chuàng)新點
    7.3 進一步研究工作與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3148989