【摘要】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，用電量的大幅提高，如何保障電力供應(yīng)，將成為一個(gè)新的課題。海洋風(fēng)能作為一種綠色能源越來越受到世界各國(guó)的重視并得到了廣泛的開發(fā)和利用。隨著海上風(fēng)能開發(fā)向深水領(lǐng)域的發(fā)展，常規(guī)固定式基礎(chǔ)將難以適應(yīng)深海環(huán)境的要求，采用浮式基礎(chǔ)是必然的選擇。而海上浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)除了要承受風(fēng)帶來的載荷以外，還要承受由于波浪和海流引起的載荷。在波浪和海流作用下浮式基礎(chǔ)的六自由度運(yùn)動(dòng)對(duì)風(fēng)力機(jī)的性能特性也將產(chǎn)生不可忽略的影響，因此在這種環(huán)境下預(yù)測(cè)風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)力特性顯得尤為重要。另外，海上風(fēng)力資源的湍流特性對(duì)浮式風(fēng)電系統(tǒng)尤其是風(fēng)力機(jī)的性能將帶來重要影響，而這種影響將通過風(fēng)力機(jī)輸出功率與風(fēng)速的三次方關(guān)系被進(jìn)一步放大，因此要給以足夠重視。 本文首先使用統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)湍流風(fēng)進(jìn)行了描述，分析了湍流風(fēng)的統(tǒng)計(jì)特性及影響因素。并基于von Karman譜，采用諧波合成法對(duì)風(fēng)力機(jī)盤面處的風(fēng)湍流進(jìn)行了模擬。隨后對(duì)經(jīng)典葉素動(dòng)量（BEM）理論進(jìn)行了詳細(xì)闡述，分析了經(jīng)典BEM理論的不足并引入了對(duì)應(yīng)的修正模型。并根據(jù)修正后的經(jīng)典BEM理論對(duì)美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室的UAE實(shí)驗(yàn)風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了模擬，同時(shí)將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較來考察經(jīng)典BEM理論的精確性。 論文中根據(jù)浮式風(fēng)力機(jī)的特性采用5套坐標(biāo)系進(jìn)行了描述，并推演了非定常BEM理論的主要公式，同時(shí)為計(jì)入流動(dòng)延時(shí)效果引入了動(dòng)態(tài)尾流模型，而在處理尾流偏向工況時(shí)采用了偏航模型。通過對(duì)非定常BEM理論計(jì)算結(jié)果的分析比較研究了非定常BEM理論的特點(diǎn)。其后，采用非定常BEM理論對(duì)處于湍流風(fēng)中的風(fēng)力機(jī)性能進(jìn)行了計(jì)算，并將結(jié)果與穩(wěn)態(tài)風(fēng)條件下的數(shù)值進(jìn)行比較以分析湍流風(fēng)帶來的影響。最后，考慮浮式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)對(duì)入流風(fēng)速的影響，以及對(duì)風(fēng)力機(jī)方位帶來的變化，將浮式基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)引入到風(fēng)力機(jī)性能的計(jì)算中，采用非定常BEM理論進(jìn)行計(jì)算。并通過改變浮式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)參數(shù)，來研究浮式基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)對(duì)風(fēng)力機(jī)性能帶來的影響。 研究結(jié)果表明，BEM理論能夠有效的對(duì)風(fēng)力機(jī)的性能進(jìn)行模擬。而在湍流風(fēng)作用下風(fēng)力性能將產(chǎn)生大幅波動(dòng)。浮式基礎(chǔ)的艏搖運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)風(fēng)力機(jī)的性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而運(yùn)動(dòng)的幅值及初值是其中的關(guān)鍵參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK83
【圖文】：

32圖 3.9 經(jīng)典 BEM 理論求解流程葉素動(dòng)量理論的修正 BEM 理論過于簡(jiǎn)單，因此其本身的應(yīng)用有較大的局限性。而和依賴的假設(shè)有直接關(guān)系。為此，研究者們?yōu)榱藦浹a(bǔ) BEM 理了一系列關(guān)于經(jīng)典 BEM 理論的修正。下面將就其中主要的一dtl 葉尖及槳轂損失修正因子假設(shè)中，認(rèn)為風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子是由無數(shù)個(gè)葉片組成的可滲透盤面，轉(zhuǎn)子是由有限的幾個(gè)葉片組成，這就使得來流通過有限的幾個(gè)系統(tǒng)與假設(shè)的情況不一致。使得經(jīng)典 BEM 理論未包含由葉尖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2714109