概念性地設(shè)計(jì)了一種新型半潛—Spar混合浮式基礎(chǔ),以5 MW水平軸風(fēng)機(jī)為例,研究了該新型浮式基礎(chǔ)支撐的浮式風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)�；谌S勢(shì)流理論和Morison公式,應(yīng)用SESAM軟件建立浮式基礎(chǔ)模型,在頻域內(nèi)計(jì)算了該浮式基礎(chǔ)的水動(dòng)力參數(shù)和響應(yīng)算子,分析了浮式基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)性能。考慮葉片氣動(dòng)載荷和浮式基礎(chǔ)波浪載荷,應(yīng)用FAST軟件對(duì)風(fēng)機(jī)—浮式基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域計(jì)算,分析風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能。結(jié)果顯示,該浮式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)幅值較小,具有良好的運(yùn)動(dòng)性能。 

【文章來源】：海洋工程. 2018,36(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

浮式基礎(chǔ)形式

表2浮式基礎(chǔ)參數(shù)Tab．2Parametersoffloatingfoundation參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值上部浮力艙高度和半徑/m10，5主動(dòng)壓載艙高度和半徑/m5，10垂蕩板高度和半徑/m1，7．5底部壓載艙高度和半徑/m10，5浮筒高度和半徑/m10，5總吃水/m44系統(tǒng)重心/m(0，0，－28．24)系統(tǒng)浮心/m(0，0，－27．74)總質(zhì)量(基儲(chǔ)葉片、塔柱、機(jī)艙)/t7601．28水深/m1501．3系泊系統(tǒng)參數(shù)浮式基礎(chǔ)由3根系泊纜固定，每根纜間的夾角為120°。系泊線設(shè)計(jì)為單根鏈形式，并通過導(dǎo)纜孔與浮式基礎(chǔ)連接，如圖2所示，導(dǎo)纜孔位于3個(gè)浮筒下垂蕩板的中心。具體系泊線的參數(shù)為自行設(shè)計(jì)，經(jīng)多次試驗(yàn)后確定，參數(shù)由表3所示。圖2系泊線布置Fig．2Arrangementofmooringline表3系泊線參數(shù)Tab．3Parametersofmooringline參數(shù)數(shù)值錨鏈長(zhǎng)度/m476直徑/m0．147單位質(zhì)量/(kg·m－1)375．7軸向剛度/N1．63×1092浮式風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析2．1系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程對(duì)于海上系泊浮式結(jié)構(gòu)物，浮體的運(yùn)動(dòng)方程可以寫作如下形式:M+A!()x··(t)+∫t0h(t－τ)x·τ()dτ+Dfx·()+K(x)x=qt，x，x·()(1)式中:M代表浮體質(zhì)量矩陣;A!代表頻率趨向于無窮大時(shí)，浮體的附加質(zhì)量矩陣;h(t)為遲滯函數(shù)，由附加質(zhì)量矩陣和勢(shì)流阻尼矩陣計(jì)算獲得;D代表其他成分阻尼矩陣;fx·()代表與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)的函數(shù);K代表恢復(fù)剛度矩陣;x，x·，x··分別代表浮體運(yùn)動(dòng)的位置、速度及加速度向量;q代表外激勵(lì)載荷，包括波浪載荷以及風(fēng)載荷。2．2波浪載荷對(duì)于小尺度結(jié)構(gòu)，可使用Morison方程求解結(jié)構(gòu)受到的波浪力。垂直柱體單位長(zhǎng)度上受到的水平作用力形式如下:dF=ρπD24CMu·－CAx··()dx+12ρCDDu－x·u－x·()dx(2)式中:ρ為海水密度?

到風(fēng)機(jī)系統(tǒng)重心的距離，V!為參考高度處的平均風(fēng)速，取葉片中心到水面的距離為參考高度。計(jì)算中，采用FAST軟件計(jì)算浮式風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)受到的風(fēng)載荷。3計(jì)算結(jié)果與分析3．1頻域計(jì)算結(jié)果用SESAM軟件［19］計(jì)算浮式基礎(chǔ)的水動(dòng)力參數(shù)，風(fēng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，不考慮風(fēng)載荷和系泊剛度，僅考慮風(fēng)機(jī)質(zhì)量和形狀的影響。根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸將浮式基礎(chǔ)劃分為面元模型和莫里森模型，通過Hydrod模塊進(jìn)行計(jì)算。其中波浪周期范圍1～60s，間隔為1s�？紤]不同周期入射波，計(jì)算得到浮式基礎(chǔ)縱蕩、垂蕩和縱搖三個(gè)自由度的附加質(zhì)量和輻射阻尼，結(jié)果如圖3和圖4所示。圖3附加質(zhì)量Fig．3Addedmass附加質(zhì)量表征慣性力大小，這種力與物體加速度成正比。圖3表明，三個(gè)自由度的附加質(zhì)量峰值出現(xiàn)在5～20s范圍內(nèi)，波浪周期繼續(xù)增加時(shí)，附加質(zhì)量系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定�？v蕩附加質(zhì)量約為結(jié)構(gòu)質(zhì)量的0．55倍，垂蕩附加質(zhì)量約為結(jié)構(gòu)質(zhì)量的1．25倍，縱搖附加質(zhì)量約為結(jié)構(gòu)沿y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的0．67倍。物體在含有自由22海洋工程第36卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深水SPAR風(fēng)機(jī)系統(tǒng)全耦合動(dòng)力響應(yīng)分析研究[J]. 閆發(fā)鎖,門驥遠(yuǎn),彭成.  船舶力學(xué). 2017(02)
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博士論文
[1]新型海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)耦合動(dòng)力分析[D]. 李嘉文.天津大學(xué) 2014

碩士論文
[1]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
[2]海上風(fēng)電浮式基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)研究[D]. 阮勝福.天津大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3468201