海上風能資源豐富,研發(fā)海上風機成為一種趨勢。但海洋環(huán)境復(fù)雜,深海風機結(jié)構(gòu)承受著風載、波浪載荷和流載荷等多種隨時間和空間變化的隨機載荷,風機的某些結(jié)構(gòu)如葉片、塔筒和浮式平臺等也有可能由于外界激勵力的作用導(dǎo)致破壞。因此針對海上浮式風機在深海海洋環(huán)境下進行動態(tài)特性研究對風機設(shè)計具有指導(dǎo)意義。FAST程序軟件是由NREL(美國國家能源部可再生能源實驗室)開發(fā)的開源程序,主要用于仿真風機各個工況下的載荷。本文利用FAST程序分析海上浮式風機的動態(tài)特性,對海上浮式風機的主要結(jié)構(gòu)和整機進行了動態(tài)特性仿真,并開發(fā)了海上浮式風機設(shè)計與分析軟件。所開展的主要工作包括:(1)根據(jù)IEC-61400-3風機設(shè)計規(guī)范,對NREL 5MW海上浮式風機在風載和波浪載荷聯(lián)合作用工況下進行載荷分析。(2)根據(jù)線性化理論和模態(tài)分析理論對海上浮式風機進行模態(tài)計算。分析了風機不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下,風機葉片、塔筒和浮式平臺各個自由度方向上的頻率,得到了海上風機的坎貝爾圖。(3)建立了海上浮式風機三維幾何簡化模型,研究了風機結(jié)構(gòu)的振動疲勞。進行了共振條件下的載荷進行分析,得到了載荷的功率譜密度,利用有限元分析軟件ANSYS分析了結(jié)構(gòu)的...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 深海浮式風機
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 浮式風機載荷與響應(yīng)分析
    2.1 引言
    2.2 浮式風機受力分析
        2.2.1 風載荷
        2.2.2 水動力載荷
    2.3 IEC標準工況分析與仿真環(huán)境
        2.3.1 IEC標準工況分析
        2.3.2 風波載荷仿真模擬
    2.4 浮式風機載荷與響應(yīng)分析
        2.4.1 葉片和塔筒載荷分析
        2.4.2 浮式風機平臺響應(yīng)分析
    2.5 不同類型浮式平臺介紹與響應(yīng)分析
    2.6 波譜類型對浮式風機結(jié)構(gòu)載荷分析
    2.7 極端工況對浮式風機載荷影響
    2.8 本章小結(jié)
第3章 海上浮式風機模態(tài)分析
    3.1 引言
    3.2 風機結(jié)構(gòu)線性化與模態(tài)分析理論
        3.2.1 風機結(jié)構(gòu)線性化理論
        3.2.2 風機結(jié)構(gòu)模態(tài)計算理論
    3.3 海上浮式風機模態(tài)分析
        3.3.1 葉片模態(tài)分析
        3.3.2 塔筒模態(tài)分析
        3.3.3 浮式平臺及整機模態(tài)分析
    3.4 本章小節(jié)
第4章 海上浮式風機振動疲勞分析
    4.1 引言
    4.2 風力發(fā)電機疲勞計算方法
        4.2.1 Miner準則
        4.2.2 Steinberg法疲勞壽命預(yù)測
        4.2.3 振動疲勞壽命估算步驟
    4.3 海上風機結(jié)構(gòu)隨機振動分析
        4.3.1 幾何模型建立
        4.3.2 PSD分析
        4.3.3 海上風機結(jié)構(gòu)隨機振動分析
    4.4 疲勞壽命預(yù)測
    4.5 本章小結(jié)
第5章 海上浮式風機設(shè)計與分析軟件開發(fā)
    5.1 引言
    5.2 Pro/E二次開發(fā)思路和流程
        5.2.1 Pro/E二次開發(fā)思路
        5.2.2 Pro/E二次開發(fā)流程
    5.3 軟件安裝
    5.4 軟件功能
        5.4.1 軟件主界面和主要功能概述
        5.4.2 風機機械結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模
        5.4.3 FAST仿真模擬與仿真結(jié)果分析
        5.4.4 軟件幫助說明
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號：3782638