多兆瓦单柱型浮式风力机概念及总体动力性能研究

发布时间：2020-05-15 04:05

【摘要】：全球能源日益短缺,化石燃料的大量使用导致环境污染、气候变暖等问题日益突出,风能作为一种清洁、可再生的能源受到人类越来越多的关注。而海上风能资源丰富、空间广阔,吸引了众多学者对浮式风力机展开研究。为了实现在中等深度海域浮式风力发电机的规模应用,解决能源短缺问题,本文针对100米水深条件设计出新型6MW海上单柱型浮式风力机。首先对国内外风电行业发展现状和前景、国内外学者对海上风机的研究现状展开综述,然后介绍了海上浮式风力机在海洋环境中所受到的各种载荷的计算原理,建立风力机在时域内的运动方程。利用Sesam软件中的Genie和Patranpre模块建立该6MW单柱浮式风力机的湿表面模型和自由面模型,利用Hydrod模块获取水动力系数、单位波幅下的不同频率和不同方向的一阶波浪激励力、二次传递函数的wamit文件,并利用气-液-固-弹性数值软件FAST对该浮式风力发电机进行全耦合时域动力响应仿真模拟,探讨其工作稳定性和生存能力。分别在工作工况下对关键结构、平台运动响应及锚链张力进行计算分析,在极限海况下,分别讨论二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对平台各自由度运动响应、锚链张力和机舱的影响。数值仿真结果表明:浮式基础纵荡和纵摇耦合作用较为明显;平台运动响应主要取决于风载荷,而波浪载荷会改变平台在平衡位置附近的振荡运动,风浪同向会激发较大的运动响应;风浪的夹角越大,平台首摇运动越明显,而波浪入射角对其它各自由度运动影响较小;二阶慢漂力对垂荡运动影响显著,且易激发较大的纵摇运动响应,并诱发较大的锚链张力;采用delta-line的系泊系统能够避免产生过大的首摇响应,避免锚链缠绕现象发生,且系泊系统的最大张力远在破断张力以下,能够保证风力机系统的安全运行。设计出的6MW浮式风力机具有良好的总体运动响应,整个系统在恶劣海况下具有良好的生存能力。
【图文】：

预弯Prebend图 2-2 叶片气动外形ig. 2-2 Design flow chart of the Floating offshore wind tur建立坐标系，原点位于水线面平台圆心，，风的入

6MW 浮式风力机示意图ecifications of the 6MW floatingwind turbine图 2-4 坐标系和平台自由度Fig. 2-4 The coordinate system and platformDOF表 2-1 6MW 风机的总体参数Table 2-1 The overall parameters of the 6 MW wind turbine
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM315

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 郑崇伟;;全球海域风能资源储量分析[J];中外能源;2011年07期

2 黄维平;刘建军;赵战华;;海上风电基础结构研究现状及发展趋势[J];海洋工程;2009年02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4条

1 毛莹;海上浮式风机半潜式基础水动力特性研究[D];上海交通大学;2015年

2 赵文超;海上风机气动性能和浮式平台水动力计算分析[D];上海交通大学;2015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 李梦阳;海上浮式风机平台锚泊系统设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

本文编号：2664449