串联浮筒张力腿式风力机基础动力响应分析

发布时间：2024-12-24 21:46

　　针对我国深水风资源开发的未来需求,结合张力腿式结构平面内纵荡运动性能相对薄弱的问题,相关学者提出了一种新型串联浮筒张力腿式风力机结构系统(A series buoys connected tension leg platform,Serbuoys-TLP),并初步验证了该结构型式对张力腿式风力机平面内运动性能的改善作用,但在某些海况下Serbuoys-TLP运动性能并不理想,甚至出现运动响应增大的情况。就上述问题,本文基于绕射和辐射理论建立Serbuoys-TLP系统的水动力耦合模型,进一步探讨了不同因素对Serbuoys-TLP运动性能的影响,并结合相关规律给出适应实际海况的串联浮筒参数。首先,基于三维势流理论,建立了浮式基础及串联浮筒的水动力模型,采用边界元方法分析了模型在流场中的水动力特性,并得到了风力机基础以及串联浮筒的附加质量、辐射阻尼、不同频率下风力机基础对应的波浪力等水动力参数。同时在AQWA-LINE相关卡片中分别添加了有无串联浮筒的系泊刚度,计算了频域下浮式基础的纵荡运动响应幅值,计算结果符合典型的张力腿式结构特点;AQWA-NAUT中将浮筒等效为直径增大的张力筋腱,对...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 国内外海上风力资源利用现状
        1.1.2 海上风力机基础的分类
    1.2 张力腿式结构发展概述
        1.2.1 张力腿平台发展及研究历程
        1.2.2 张力腿式海上风力机国内外研究现状
        1.2.3 张力腿式平台结构创新
    1.3 本文主要研究内容
2 海上浮式风力机计算基本理论
    2.1 波浪理论
        2.1.1 基本方程及边界条件
        2.1.2 线性波浪理论
        2.1.3 不规则波浪理论
    2.2 波浪载荷计算
        2.2.1 辐射-绕射理论
        2.2.2 莫里森方程
        2.2.3 波浪载荷计算方法的选择
    2.3 海流载荷计算
    2.4 张力筋腱数学模型介绍
        2.4.1 无质量弹簧模型
        2.4.2 集中质量模型
        2.4.3 非线性梁模型
    2.5 频域分析理论
        2.5.1 频域运动方程
        2.5.2 频域传递函数
    2.6 本章小结
3 串联浮筒张力腿式风力机的水动力分析
    3.1 Serbuoys-TLP的基本参数
    3.2 水动力模型建立
    3.3 浮式基础及浮筒的水动力计算
        3.3.1 水动力系数
        3.3.2 波频波浪激励计算
    3.4 串联浮筒张力腿式风力机动力特性分析
        3.4.1 频域运动响应
        3.4.2 自由衰减计算
    3.5 本章小结
4 串联浮筒张力腿式风力机时域分析
    4.1 无质量弹簧模型的建立
        4.1.1 耦合运动方程的建立
        4.1.2 张力矢量的计算
        4.1.3 多体耦合程序求解流程
    4.2 多体耦合程序验证
    4.3 规则波作用下的时域分析
        4.3.1 时域运动响应
        4.3.2 不同浮筒影响因素探究
    4.4 不规则波况下抑制效果分析
    4.5 本章小结
5 串联浮筒张力腿式风力机系泊系统的动力响应
    5.1 张力筋腱有限元离散模型的建立
        5.1.1 整体刚度质量矩阵
        5.1.2 轴向力计算
        5.1.3 张力腿运动方程
    5.2 简化为梁单元的系泊系统与浮式基础耦合运动计算
        5.2.1 程序收敛性验证
        5.2.2 浮式基础耦合动力响应
    5.3 考虑水流力作用下浮式基础动力响应分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要研究工作的总结
    6.2 进一步研究工作的展望
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：4019972