隨著化石能源的日益消耗和全球能源緊缺的加劇,可再生能源的探索和開發(fā)越來越成為世界各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略。風(fēng)能作為最具前景的綠色可再生能源之一,其開發(fā)利用正逐步從陸上向海上邁進(jìn)。海上風(fēng)電開發(fā)的環(huán)境條件復(fù)雜而且惡劣,因此,作為深海風(fēng)能捕獲的主要載體,漂浮式風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)性能、平臺(tái)水動(dòng)力性能以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的分析研究對于風(fēng)力機(jī)安全、穩(wěn)定作業(yè)具有非常重要的意義。本文以Spar平臺(tái)支撐的5MW風(fēng)力機(jī)作為研究對象,對結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力特性展開分析研究,并結(jié)合借鑒海上采油Spar平臺(tái)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理念和相關(guān)減振減搖策略,嘗試進(jìn)行了海上風(fēng)力機(jī)Spar基礎(chǔ)的優(yōu)化概念設(shè)計(jì),并對其有效性采用數(shù)值模擬加以驗(yàn)證。主要展開了如下工作:1.基于三維勢流理論和數(shù)值模擬,對Spar承載的5MW漂浮式風(fēng)力機(jī)進(jìn)行建模和計(jì)算,得到了結(jié)構(gòu)在單位波幅入射波作用下的幅頻特性,分析了結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)、附加質(zhì)量和輻射阻尼、一階波浪力、二階波浪漂移力等參數(shù)隨波浪頻率的變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn):結(jié)構(gòu)的縱蕩、垂蕩和縱搖這三個(gè)主要自由度上的運(yùn)動(dòng)在入射單元波的頻率較低時(shí),容易達(dá)到較大的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)固有頻率均不到0.4rad/s;另外,二階波浪漂移力要比... 

【文章來源】：上海理工大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

漂浮式風(fēng)力機(jī)平臺(tái)種類1.2.2漂浮式風(fēng)力機(jī)平臺(tái)研究進(jìn)展海上漂浮式風(fēng)力機(jī)概念最早是由美國麻省理工學(xué)院的Heronemus教授在1972年所提出[17]

第三章 頻域特性分析計(jì)算頻域計(jì)算是分析波浪中結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的經(jīng)典方法，它能得到幅值響應(yīng)函數(shù)和功率譜密度函數(shù)等，進(jìn)一步結(jié)合頻譜分析法，可對各種海況條件下海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力特性的統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行分析預(yù)報(bào)。該方法精度較高，應(yīng)用也比較廣泛[42]。3.1 漂浮式風(fēng)力機(jī)模型建立根據(jù)上個(gè)章節(jié)確定的漂浮式風(fēng)力機(jī)何 Spar 平臺(tái)主要參數(shù)情況對整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和網(wǎng)格劃分，用于水動(dòng)力計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)建模和網(wǎng)格劃分應(yīng)遵循以下原則：1) 相鄰網(wǎng)格單元的面積比不超過 3；2) 網(wǎng)格單元縱橫比 > 1/3；3) 網(wǎng)格單元尺寸小于波長的 1/7；4) 各網(wǎng)格單元中心距須f> r（ /fr = 單元面積 π）；5) 網(wǎng)格單元中心距海底的距離應(yīng)0.5f>r6) 網(wǎng)格總數(shù)應(yīng) ≤ 18000，繞射單元總數(shù)應(yīng) ≤ 12000。最后所建立的模型如圖 3.1 所示，網(wǎng)格圖見 3.2，其中網(wǎng)格總數(shù)為 11192，繞射網(wǎng)格單元數(shù)為 4972。

第三章 頻域特性分析計(jì)算頻域計(jì)算是分析波浪中結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的經(jīng)典方法，它能得到幅值響應(yīng)函數(shù)和功率譜密度函數(shù)等，進(jìn)一步結(jié)合頻譜分析法，可對各種海況條件下海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力特性的統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行分析預(yù)報(bào)。該方法精度較高，應(yīng)用也比較廣泛[42]。3.1 漂浮式風(fēng)力機(jī)模型建立根據(jù)上個(gè)章節(jié)確定的漂浮式風(fēng)力機(jī)何 Spar 平臺(tái)主要參數(shù)情況對整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和網(wǎng)格劃分，用于水動(dòng)力計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)建模和網(wǎng)格劃分應(yīng)遵循以下原則：1) 相鄰網(wǎng)格單元的面積比不超過 3；2) 網(wǎng)格單元縱橫比 > 1/3；3) 網(wǎng)格單元尺寸小于波長的 1/7；4) 各網(wǎng)格單元中心距須f> r（ /fr = 單元面積 π）；5) 網(wǎng)格單元中心距海底的距離應(yīng)0.5f>r6) 網(wǎng)格總數(shù)應(yīng) ≤ 18000，繞射單元總數(shù)應(yīng) ≤ 12000。最后所建立的模型如圖 3.1 所示，網(wǎng)格圖見 3.2，其中網(wǎng)格總數(shù)為 11192，繞射網(wǎng)格單元數(shù)為 4972。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海上浮式風(fēng)力機(jī)及其動(dòng)力學(xué)問題[J]. 朱仁傳,繆國平,范菊,劉樺.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2013(10)
[2]海上風(fēng)電塔架基礎(chǔ)的新型吸力錨研發(fā)[J]. 李大勇,劉小麗,孫宗軍.  海洋技術(shù). 2011(03)
[3]Spar平臺(tái)垂蕩阻尼板水動(dòng)力研究綜述[J]. 魏躍峰,楊建民,陳剛.  中國海洋平臺(tái). 2010(06)
[4]海上漂浮式風(fēng)力機(jī)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J]. 張亮,吳海濤,荊豐梅,崔琳.  海洋技術(shù). 2010(04)
[5]新型海上風(fēng)力發(fā)電及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 高坤,李春,高偉,車淵博.  能源研究與信息. 2010(02)
[6]Spar平臺(tái)垂蕩板受迫振蕩水動(dòng)力特性研究[J]. 吳維武,繆泉明,匡曉峰,楊爍,何再明.  船舶力學(xué). 2009(01)
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[9]深海系泊系統(tǒng)動(dòng)力特性研究進(jìn)展[J]. 唐友剛,張素俠,張若瑜,劉海笑.  海洋工程. 2008(01)
[10]淺水浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)二階波浪慢漂力數(shù)值計(jì)算[J]. 李欣,王磊,楊建民.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(06)

碩士論文
[1]Spar型浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系泊系統(tǒng)研究[D]. 李響亮.中國海洋大學(xué) 2014
[2]海上風(fēng)電Spar浮式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)特性研究[D]. 王海瓔.華南理工大學(xué) 2014
[3]海上風(fēng)機(jī)半潛型浮式基礎(chǔ)水動(dòng)力性能研究[D]. 曹菡.天津大學(xué) 2012
[4]風(fēng)機(jī)安裝船海上作業(yè)運(yùn)動(dòng)及其流體動(dòng)力分析[D]. 張鳳偉.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[5]海上浮式風(fēng)力機(jī)平臺(tái)選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]. 葛沛.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[6]深水Spar平臺(tái)水動(dòng)力性能和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)值研究[D]. 孫金偉.中國海洋大學(xué) 2010
[7]Spar平臺(tái)系泊系統(tǒng)計(jì)算及波浪載荷研究[D]. 張智.天津大學(xué) 2005



本文編號：3005452