海上风电场维护船船型及相关性能研究

发布时间：2017-11-28 10:08

本文关键词：海上风电场维护船船型及相关性能研究

【摘要】：近几年，中国海上风电场的建设正处于迅猛发展阶段，风机的维护以及风电场工作人员的交通运输成为迫切需要解决的问题。风电场维护船作为海上交通运输便捷的交通工具，其研究开发具有很大的理论意义和实用价值。随着计算机技术以及计算技术的发展，计算流体动力学（CFD）在船舶水动力性能预报方面的优势受到越来越多的关注，基于CFD理论仿真计算船舶的阻力和耐波性能成为研究的一种新途径。本文根据海上风电场的使用要求，调研分析了单体船、双体船以及多体船的船型特点，，最终选用具有速度高、良好的稳性和耐波性等优点的双体船作为海上风电场维护船型。通过分析国内外现有的小型双体船统计资料并参照双体船设计手册，给定了设计风电维护船的主要要素。根据不同的片体型线特征，设计出常规双体维护船方案和基于穿浪双体船及小水线面双体船改进的维护船型方案，应用船舶设计软件NAPA建模得到三种方案的几何模型。应用合理的经验公式，计算了常规双体船的静水阻力。采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent仿真模拟常规双体船的静水阻力，探索出合理的网格划分方法、网格数量、边界条件的设定以及湍流模型的设置，使得仿真结果与理论公式计算值相差不大。应用同样的仿真方法计算了其余两种方案的静水阻力。根据计算的阻力性能结果分析得出由小水线面双体船片体型线改进的风电维护船型方案阻力性能最好。应用NAPA软件中的耐波性计算模块Sea-keeping对三种维护船方案的纵摇和升沉进行计算，得到了三种方案在不同航速及不同浪向角下的纵摇频率响应函数和升沉频率响应函数。根据计算结果对比分析了三种方案的纵摇和升沉性能，得出在相同的波长条件下，纵摇升沉性能最好的是基于穿浪双体船改进的维护船型，其次是常规片体形状的维护船，最差的是基于小水线面双体船改进的维护船型。本文所获的研究成果及得出的一些结论，对该类船型的阻力及纵摇升沉性能计算具有一定的参考价值，为今后海上风电场维护船的选择提供参考依据。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.3

【参考文献】

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