海上浮式风机半潜式基础水动力特性研究

发布时间：2017-03-29 11:22

  本文关键词：海上浮式风机半潜式基础水动力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海洋风能作为一种绿色,安全的可再生资源,极具发展前景。新型浮式风机的出现和发展可实现对海洋风资源的开采和大规模利用。半潜式支撑基础的吃水小,稳性良好,运输安装方便且成本相对较低,是海上浮式风机支撑基础的首选结构形式之一。本文以Tri-?oater型半潜式风机系统为对象,利用商业软件SESAM研究其在风浪流联合作用下的动力响应特性。第一章简要地回顾和总结了国内外浮式风机平台的研究进展。第二章阐述了Tri-?oater型半潜式风机系统在风浪流中动力响应特性的数值分析方法。在此基础上,主要研究了以下工作:在第三章中,首先利用SESAM软件验证了Tri-?oater型半潜式风机系统无系泊时在周期波浪中的响应特性和系泊时在风浪流中的响应特性,通过数值模拟计算值与文献值的比较,表明了所用方法的可靠性、合理性。在第四章中,研究了浮式风机系统系泊系统动力特性的影响参数。分析了悬链线系泊缆的预张力、直径和长度、系泊缆布置形式等参数对风机平台运动响应和系泊缆动力响应的影响规律。并在此基础上,对原Tri-?oater风机系统的系泊系统提出一种成本更低的系泊设计改进方案。在第五章中,对Tri-?oater风机系统的平台参数进行敏感性分析,研究了平台吃水和垂荡板参数对风机平台系统的运动响应影响规律。在此基础上,根据东海和南海三个不同水深区域百年一遇海况条件,对Tri-?oater型浮式基础的主尺度参数进行改进,并分别设计了相关的系泊系统,最后对改进后的Tri-?oater型浮式基础的运动响应及其系泊张力特性进行了数值计算分析。研究表明,垂荡板的尺度参数对风机平台基础响应有较大影响。选取合适的系泊缆参数,能提高风机整体系统的动力响应性能。当平台参数改进后,Tri-?oater风机基础在东海和南海三个不同水深区域的垂荡响应良好,已避开共振周期。并且在时域耦合计算中,改进后的Tri-?oater型浮式基础及其系泊系统都能满足东海和南海百年一遇极端和破损工况下发电作业的要求。
【关键词】：半潜式风机平台 运动响应 时域计算 系泊张力 水动力特性
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 概述10-11
• 1.2 海上浮式风机平台概况11-16
• 1.2.1 半潜式风机平台11-13
• 1.2.2 Spar式风机平台13
• 1.2.3 张力腿式风机平台13-14
• 1.2.4 混合式风机平台14-16
• 1.3 海上浮式风机国内外进展16-20
• 1.3.1 海上风电国内外发展现状16-17
• 1.3.2 浮式风机国内外研究进展17-20
• 1.4 本文主要研究工作及创新点20-22
• 1.4.1 本文主要研究工作20-21
• 1.4.2 本文主要创新点21-22
• 第二章 浮式风机平台水动力计算理论22-40
• 2.1 浮体在波浪作用下的频域势流理论22-28
• 2.1.1 理论假定与坐标系定义22
• 2.1.2 数学模型22-24
• 2.1.3 辐射势和绕射势求解24-25
• 2.1.4 流体作用于浮体的力（矩）25-26
• 2.1.5 浮体结构物在波浪上的运动微分方程26-28
• 2.1.6 频域范围内的浮体运动方程28
• 2.2 波浪作用下的线性时域运动响应28-32
• 2.2.1 数学提法28-29
• 2.2.2 傅里叶分析方法29
• 2.2.3 时域范围内的浮体运动方程29-31
• 2.2.4 系泊系统31-32
• 2.3 海洋环境载荷32-39
• 2.3.1 波浪理论33-36
• 2.3.2 风载荷36-38
• 2.3.3 海流载荷38-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 半潜式Tri-?oater 5MW浮式风机平台数值方法验证计算40-60
• 3.1 概述40
• 3.2 浮式风机介绍40-45
• 3.2.1 半潜式平台基础参数42
• 3.2.2 塔架参数42-44
• 3.2.3 Tri-?oater设计海况44
• 3.2.4 系泊参数44-45
• 3.3 数值方法验证45-59
• 3.3.1 SESAM软件简介45-46
• 3.3.2 Tri-?oater风机平台基础频域计算46-52
• 3.3.3 Tri-?oater半潜式风机基础时域计算52-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 Tri-?oater半潜式风机基础系泊系统研究60-70
• 4.1 系泊系统概述60-61
• 4.2 系泊参数对风机平台运动及动力响应的规律61-66
• 4.2.1 系泊预张力的影响61-62
• 4.2.2 系泊缆直径的影响62-63
• 4.2.3 系泊缆长度的影响63-64
• 4.2.4 系泊布置形式的影响64-66
• 4.3 Tri-?oater风机系统系泊系统的优化设计66-69
• 4.3.1 风机平台运动及系泊设计衡准66-67
• 4.3.2 Tri-?oater平台基础系泊系统改进方案67-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 Tri-?oater半潜式风机基础改进与应用评估70-92
• 5.1 概述70-71
• 5.2 半潜式风机平台基础运动响应影响参数71-75
• 5.2.1 平台吃水的影响71-73
• 5.2.2 垂荡板直径的影响73-75
• 5.3 Tri-?oater风机平台的改进75-79
• 5.3.1 风机平台参数变化75
• 5.3.2 改进Tri-?oater风机系统的水动力计算75-79
• 5.4 改进Tri-?oater半潜式风机系统在不同海域的应用评估79-91
• 5.4.1 系泊设计准则80-81
• 5.4.2 三种不同海域处平台系泊系统方案81-83
• 5.4.3 340m水深半潜式风机平台时域运动响应分析83-91
• 5.5 本章小结91-92
• 第六章 总结与展望92-94
• 6.1 总结92-93
• 6.2 展望93-94
• 参考文献94-100
• 致谢100-101
• 攻读学位期间发表的学术论文目录101-103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：274370