TLP型浮式风机动力响应性能分析
本文选题:TLP浮式风机 切入点:动力响应 出处:《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着我国工业化和城镇化的发展,大量煤炭、石油等传统能源的使用,引起了严重的环境问题,因此风能作为一种绿色能源发展迅猛。海上风能具有风能稳定、资源更为丰富的优势,成为近年来风力发电方面发展的热门。张力腿浮式平台(TLP)具有半刚性顺应、极端环境载荷条件下优良运动性的优点,成为浮式风机有力载体。平台的动力响应性能是评估浮式风机系统耦合特性的重要因素,因此研究TLP型浮式风机平台的动力响应特性,具有重要的工程应用价值。主要有以下的研究内容:首先在基础理论研究过程中,研究了TLP型浮式风机系统的多体动力学耦合作用,重点分析了相关的基本动力学特性以及外界环境荷载。然后基于理论分析,本文提出了针对海上风力发电的TLP型浮式风机平台的概念设计。建立了浮式风机平台的数值仿真模型,研究了频域中的附加质量、势流阻尼结果,分析了作用在浮式风机平台上波浪力以及其运动响应幅值算子等参数。最后,利用本文设计的数值模型计算了浮式风机平台的时域耦合特性。重点研究了TLP型浮式风机运动特性和风浪耦合特性。第一,研究TLP型浮式风机平台与风机的耦合效应。考虑风载荷、波浪载荷等环境载荷的共同激励作用,采用非线性时域耦合仿真方法,对比研究了非风机耦合平台和全耦合平台的运动响应特性和张力腿系泊系统张力幅值响应特性。结果表明风机的耦合作用激发了浮式平台的纵荡、横荡以及艏摇运动方向的低频运动;垂荡、横摇运动则表现出一定的高频特性。张力腿系泊系统的张力响应在耦合时相比非耦合出现大幅增加,并且#1号张力腿受平台纵摇运动影响最大。第二,考虑南海目标海域复杂海洋环境,评估了浮式风机平台风浪载荷联合效应。对比分析了在不同入射角环境载荷,不同工况条件下平台运动响应性能结果以及张力腿系泊张力幅值响应特性。第三,研究Cross海况对系统动力响应性能的不同影响。本文完成了一种新式TLP型海上浮式风机平台的设计,并且分析了其频域特性以及时域动力耦合特性,对后续深入研究深海浮式风机有指导意义。
[Abstract]:With the development of industrialization and urbanization in China, the use of a large number of traditional energy sources, such as coal and petroleum, has caused serious environmental problems, so wind energy as a green energy is developing rapidly. The advantages of more abundant resources have become a hot topic in wind power generation in recent years. The tension leg floating platform (TLP) has the advantages of semi-rigid compliance and excellent mobility under extreme environmental loads. The dynamic response performance of the platform is an important factor to evaluate the coupling characteristics of the floating fan system, so the dynamic response characteristics of the TLP floating fan platform are studied. It has important engineering application value. It has the following research contents: firstly, in the basic theory research process, the coupling action of multi-body dynamics of TLP floating fan system is studied. The basic dynamic characteristics and external environmental loads are analyzed, and then based on the theoretical analysis, In this paper, the conceptual design of TLP floating fan platform for offshore wind power generation is presented. The numerical simulation model of floating fan platform is established, and the additional mass and potential flow damping results in frequency domain are studied. The parameters of wave force acting on the floating fan platform and the amplitude operator of its motion response are analyzed. Finally, The time domain coupling characteristics of floating fan platform are calculated by using the numerical model designed in this paper. The motion characteristics and wind wave coupling characteristics of TLP floating fan are studied emphatically. The coupling effect between TLP floating fan platform and fan is studied. Considering the common excitation of wind load and wave load, the nonlinear time domain coupling simulation method is adopted. The dynamic response characteristics of non-fan coupled platform and fully coupled platform and tension amplitude response of tension leg mooring system are compared. The results show that the coupling of fan excites the longitudinal swing of floating platform. The low frequency motion in the direction of swinging and yawing, and the motion of swinging and rolling show certain high frequency characteristics. The tension response of the mooring system of tension legs increases significantly compared with that of the uncoupled mooring system. Second, considering the complex marine environment in the target area of the South China Sea, the combined effect of wind and wave loads on the floating fan platform is evaluated, and the loads at different incident angles are compared and analyzed. The results of platform motion response and the amplitude response of mooring tension of tension leg under different working conditions. Third, This paper studies the different influences of Cross sea conditions on the dynamic response performance of the system. In this paper, a new type of TLP floating fan platform is designed, and its frequency domain characteristics and time domain dynamic coupling characteristics are analyzed. It is of guiding significance for further research on deep sea floating fan.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U674.37;TM315
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 毛莹;范菊;张新曙;尤云祥;;风浪流中半潜式风机系统动力响应特性研究[J];海洋工程;2017年01期
2 刘格梁;胡志强;段斐;;海上浮式风机在支撑平台运动影响下的气动特性研究[J];海洋工程;2017年01期
3 ;2015年全球风电装机统计[J];风能;2016年02期
4 刘佰琼;徐敏;刘晴;;我国海上风电发展的主要问题及对策建议[J];海洋开发与管理;2015年03期
5 高月文;李春;叶舟;成欣;;风波流多环境海上漂浮式风力机张力腿平台动态特性[J];水资源与水工程学报;2014年02期
6 曹菡;唐友刚;陶海成;秦尧;;半潜型风机浮式基础设计及幅频运动特性研究[J];海洋工程;2013年02期
7 Yasunori Nihei;Hiroyuki Fujioka;;TLP型风力机的空气动力学影响及发电预测(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2011年02期
8 徐正强;唐文勇;薛鸿祥;胡志强;;灾害海洋环境下TLP深水张紧式生产立管安全性评估[J];海洋工程;2010年03期
9 张蓓文;陆斌;;欧洲海上风电场建设[J];上海电力;2007年02期
10 董艳秋,胡志敏,张翼;张力腿平台及其基础设计[J];海洋工程;2000年04期
相关博士学位论文 前1条
1 李嘉文;新型海上风机浮式基础设计与风机系统耦合动力分析[D];天津大学;2014年
相关硕士学位论文 前7条
1 贺赛坪;海上浮式风机系泊缆索动张力特性分析[D];湖南科技大学;2016年
2 陈文文;新型三浮筒Windsea式半潜浮式风电基础结构数值研究[D];中国海洋大学;2014年
3 马钰;单柱式浮式风机动力性能机理研究[D];上海交通大学;2014年
4 唐耀;Spar型浮式风机平台动力响应分析[D];上海交通大学;2013年
5 李武;10kW风力发电机组参数设计及其轮毂与塔架分析[D];湘潭大学;2012年
6 王宁;海上浮式风力机平台总体性能分析[D];哈尔滨工程大学;2013年
7 葛沛;海上浮式风力机平台选型与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2012年
,本文编号:1599052
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1599052.html