一种新型Semi-Spar式海上风机平台及其系泊系统水动力特性分析

发布时间：2020-04-02 15:28

【摘要】：随着全球对新能源的需求不断增大,风电行业发展越来越快,相关的研究课题成为科研和工程界的热门议题。目前的海上风电研究多集中于近海风电,而水深大于60m的深水海域风速大,持续时间长,风速稳定,潜藏大部分的海上风电资源。风机支撑基础的选择非常重要,在近海区域应用较多的桩基式等风力机基础已经无法满足深海开发的要求,需要发展浮式风机技术。浮式风机主要由风力发电机、浮动式基础和系泊定位系统三部分组成。本文参考英国的Kincardine风机采用的Semi-Spar概念,结合spar式基础和半潜式基础的特点,根据美国可再生能源实验室(NREL)公布的5 MW海上风机参数,提出了一种新式Semi-Spar式海上浮式风机平台模型。基于三维势流理论,利用AQWA软件对浮式平台进行水动力计算,得到幅频响应曲线,发现新式Semi-Spar式海上浮式平台基础纵摇幅值较一般半潜式浮式基础偏小,水动力性能良好。通过研究平台的浮筒间距和浮筒直径对风机平台水动力性能的影响,结果表明增大立式浮筒之间的间距可以相对减小运动幅值,而增大浮筒直径会使垂荡幅值变大。通过计算频域范围内不规则波作用下浮式风机平台的运动响应及加速度结果,得到最不利波浪方向,并验证新式平台可靠性。根据环境荷载参数设计了系泊系统方案和锚链参数,并通过时域耦合分析方法研究了在波浪荷载、风载荷、流荷载和系泊力的联合作用下整个系统的运动响应和系泊张力响应情况,结果发现风机的俯仰角度较小,风机运动较为平稳,有利于风机发电效率,系泊张力满足规范要求。通过研究系泊角度、系泊缆数量、导缆孔位置和预张力大小等系泊参数对风机基础运动响应和系泊张力的影响,得出一般变化规律,为海上风机浮式基础系泊系统的设计及优化选型提供依据。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM315;U674.38

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本文编号：2612128