风浪联合作用下新型半潜浮式风机全耦合数值分析

发布时间：2024-03-10 17:41

　　随着当今世界石化能源的急剧消耗,环境污染也愈加严重,发展清洁无污染的可再生能源迫在眉睫。可再生能源的发展能对推动能源结构转型、减小环境污染以及促进社会经济的健康可持续发展具有十分重要的意义。世界各国政府纷纷出台政策以推动可再生能源的发展。中国政府颁布的《可再生能源十三五发展规划》中指出,到2020年,中国可再生能源装机发电总量将达到1.9万亿千瓦时,占全部发展总量的27%。风能作为可再生能源的重要组成部分,风力发电量占将占总发电量的6%。风能主要分为海上风能和陆上风能,海上风能又分为近海风能和深海风能。我国是一个海洋大国,拥有极其广阔的领海。大力发展深海风能,将我国广阔的海洋国土以及丰富的风资源进行有效的结合,能够极大的缓解我国能源分布格局与能源需求不匹配之间的问题,对于我国能源结构的调整具有十分重要的意义。因此,深海浮式风机将成为我国海上风电发展的重要方向。本文针对V型半潜浮式风机,开展风浪联合作用下的浮式风机耦合动力响应分析,对安全、高效、经济的开发我国深海风能,缓解能源短缺问题具有重要的战略意义。本文主要研究内容如下:(1)V型半潜浮式平台的频域水动力分析。参考V型半潜浮式风机的...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景以及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 浮式风机研究历史
        1.2.2 半潜浮式风机概念模型
        1.2.3 国外研究进展
        1.2.4 国内研究进展
    1.3 研究内容与方法
        1.3.1 存在的问题
        1.3.2 研究目标以及研究内容
        1.3.3 技术路线
2 海上风机荷载计算理论
    2.1 空气动力学荷载计算理论
        2.2.1 风的生成
        2.2.2 叶素-动量理论
        2.2.3 广义动态尾迹理论
    2.2 波浪荷载计算理论
        2.2.1 莫里森方程
        2.2.2 势流理论
    2.3 锚泊系统荷载计算理论
        2.3.1 悬链线理论
        2.3.2 准静态法
        2.3.3 集中质量法
    2.4 全耦合时域运动方程
    2.5 本章小结
3 V型半潜浮式平台频域水动力分析
    3.1 半潜浮式风机系统参数
        3.1.1 风机以及塔筒参数
        3.1.2 浮式支撑平台参数
        3.1.3 锚泊系统参数
    3.2 AQWA以及WAFDUT水动力软件浅析
        3.2.1 WAFDUT频域水动力分析程序
        3.2.2 ANSYS/AQWA水动力分析程序
        3.2.3 水动力数值模型建立
    3.3 V型半潜平台频域水动力性能分析
        3.3.1 附加质量与辐射阻尼
        3.3.2 一阶波浪力传递函数
        3.3.3 幅值响应算子
    3.4 水动力数据对比
    3.5 本章小结
4 V型半潜浮式风机运动特性分析
    4.1 时域耦合模型建立
        4.1.1 FAST简介
        4.1.2 自由衰减运动
    4.2 V型半潜浮式风机运动特性分析
        4.2.1 计算工况选取
        4.2.2 V型半潜平台运动响应特性
        4.2.3 V型半潜风机系统机舱加速度响应特性
        4.2.4 V型半潜风机系统塔顶变形特性
    4.3 本章小结
5 V型半潜浮式风机载荷特性分析
    5.1 V型半潜浮式风机载荷特性分析
        5.1.1 轮毂处推力
        5.1.2 锚链力
        5.1.3 叶根处剪力以及弯矩
        5.1.4 塔基剪力以及弯矩
    5.2 发电功率
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3925134