一种气垫式风机支撑平台的绕射及垂荡动力性能研究
发布时间：2021-04-22 23:13
随着海上风电的利用逐步由浅海海域向较深海海域发展,为开发能适用于30到100米水深海域的漂浮式风机,本文基于国家自然科学基金项目“气垫驳船型浮式风机平台及其水动力性能研究（51379051）”参与设计了一种气垫式风机支撑平台。漂浮式风机在波浪载荷作用下的响应是工程设计必须考虑的因素,本文重点研究该气垫式风机支撑平台的绕射及垂荡动力性能,其难点主要在于气垫平台内部存在的气液自由液面。基于线性势流理论,本文首先介绍了一种应用于对气垫支撑浮体规则波中频域分析的拓展边界积分方程理论。然后通过分离变量法求解了同样存在内域自由面问题的双竖直板绕射问题的解析解,通过与数值方法的计算结果比较验证了该方法的合理性,继而推导了二维矩形气垫支撑结构绕射问题的解析解。通过开展矩形气垫支撑浮体绕射问题的模型试验,试验结果验证了拓展边界积分方程理论的可靠性。并研究了气垫内域自由面兴波和内部脉动压强随入射波频率的变化,分析了气室内自由面兴波与脉动压强之间的关系,比较了气室是否密封及气室高度对内自由面兴波的影响。最后,为计算一种气垫式风机支撑平台的垂荡动力性能,基于线性气动力学理论,相继推导了圆形、环形和扇环形气垫的...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 漂浮式风机研究现状
1.2.2 气垫支撑浮体研究现状
1.3 本文研究内容
第2章 气垫支撑浮体频域分析的数值方法
2.1 引言
2.2 三维零航速频域运动理论
2.2.1 浮体在规则波中线性响应的定解问题
2.2.2 三维无航速频域格林函数
2.2.3 浮体在规则波中的运动方程
2.3 气垫支撑浮体在规则波中的频域分析
2.3.1 气垫支撑浮体速度势定解条件推导
2.3.2 气垫支撑浮体规则波中频域运动方程
2.3.3 气垫内部自由液面浪高变化
2.4 本章小结
第3章 矩形气垫支撑浮体绕射问题的解析解
3.1 引言
3.2 双竖直板绕射问题研究
3.2.1 双竖直板绕射问题解析解推导
3.2.2 计算结果比较分析
3.3 二维矩形气垫浮体绕射问题解析解推导
3.3.1 气垫结构内部自由面条件
3.3.2 气垫结构速度势初解
3.3.3 气垫结构速度势终解
3.4 本章小结
第4章 模型试验与结果分析
4.1 模型试验的设计
4.1.1 试验模型的设计和制作
4.1.2 测量控制系统的设置
4.1.3 试验工况的设计
4.2 试验分析
4.2.1 实验数据处理
4.2.2 试验结果分析
4.3 本章小结
第5章 几种气垫的气动力系数推导
5.1 引言
5.2 速度势满足的定解条件
5.3 速度势求解
5.3.1 圆形气室的气动速度势
5.3.2 圆环型气室的气动速度势
5.3.3 扇环形气室的气动速度势
5.4 气动力系数计算
第6章 扇环形气垫式风机支撑平台的垂荡运动研究
6.1 扇环形气垫式风机支撑平台介绍
6.2 计算结果及分析
6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]箱型气浮结构的垂荡水动力系数解析研究[J]. 刘宪庆,辜文杰,别明娟,朱建凯,魏佼琛. 应用力学学报. 2015(06)
[2]气浮箱型结构在有限水深中的波浪力研究[J]. 周建忠,刘宪庆. 水运工程. 2015(06)
[3]气浮箱型结构纵荡运动水动力系数解析研究[J]. 刘宪庆,辜文杰,别明娟,魏佼琛. 后勤工程学院学报. 2015(01)
[4]气浮海洋平台的水动力系数分析[J]. 刘宪庆,辜文杰,别明娟,朱建凯,魏佼琛. 中国水运(下半月). 2014(11)
[5]筒基平台气浮拖航倾斜角模型试验[J]. 丁红岩,刘建辉. 天津大学学报. 2008(11)
[6]基于多元统计的筒型基础海洋平台拖航分析[J]. 丁红岩,刘建辉,沈克丽. 天津大学学报. 2008(07)
[7]箱筒型基础结构气浮拖航的稳性计算[J]. 彭增亮. 中国港湾建设. 2007(01)
[8]气浮结构的运动特性研究[J]. 别社安,时忠民,王翎羽. 中国港湾建设. 2001(02)
[9]气浮结构的小倾角浮稳性分析[J]. 别社安,时钟民,王翎羽. 中国港湾建设. 2001(01)
[10]气浮结构的静浮态分析[J]. 别社安,时钟民,王翎羽. 中国港湾建设. 2000(06)
博士论文
[1]气浮筒型基础拖航稳性和动力响应研究[D]. 刘宪庆.天津大学 2012
[2]筒型基础海洋平台气浮拖航性能研究[D]. 刘建辉.天津大学 2009
硕士论文
[1]海上风机半潜型浮式基础水动力性能研究[D]. 曹菡.天津大学 2012
[2]人工岛基础气浮拖航运动性能试验研究[D]. 张积乐.天津大学 2012
[3]海上浮式风力机平台选型与结构设计[D]. 葛沛.哈尔滨工程大学 2012
[4]筒型基础平台气浮拖航研究[D]. 栾文辉.天津大学 2006
本文编号：3154626
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 漂浮式风机研究现状
1.2.2 气垫支撑浮体研究现状
1.3 本文研究内容
第2章 气垫支撑浮体频域分析的数值方法
2.1 引言
2.2 三维零航速频域运动理论
2.2.1 浮体在规则波中线性响应的定解问题
2.2.2 三维无航速频域格林函数
2.2.3 浮体在规则波中的运动方程
2.3 气垫支撑浮体在规则波中的频域分析
2.3.1 气垫支撑浮体速度势定解条件推导
2.3.2 气垫支撑浮体规则波中频域运动方程
2.3.3 气垫内部自由液面浪高变化
2.4 本章小结
第3章 矩形气垫支撑浮体绕射问题的解析解
3.1 引言
3.2 双竖直板绕射问题研究
3.2.1 双竖直板绕射问题解析解推导
3.2.2 计算结果比较分析
3.3 二维矩形气垫浮体绕射问题解析解推导
3.3.1 气垫结构内部自由面条件
3.3.2 气垫结构速度势初解
3.3.3 气垫结构速度势终解
3.4 本章小结
第4章 模型试验与结果分析
4.1 模型试验的设计
4.1.1 试验模型的设计和制作
4.1.2 测量控制系统的设置
4.1.3 试验工况的设计
4.2 试验分析
4.2.1 实验数据处理
4.2.2 试验结果分析
4.3 本章小结
第5章 几种气垫的气动力系数推导
5.1 引言
5.2 速度势满足的定解条件
5.3 速度势求解
5.3.1 圆形气室的气动速度势
5.3.2 圆环型气室的气动速度势
5.3.3 扇环形气室的气动速度势
5.4 气动力系数计算
第6章 扇环形气垫式风机支撑平台的垂荡运动研究
6.1 扇环形气垫式风机支撑平台介绍
6.2 计算结果及分析
6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]箱型气浮结构的垂荡水动力系数解析研究[J]. 刘宪庆,辜文杰,别明娟,朱建凯,魏佼琛. 应用力学学报. 2015(06)
[2]气浮箱型结构在有限水深中的波浪力研究[J]. 周建忠,刘宪庆. 水运工程. 2015(06)
[3]气浮箱型结构纵荡运动水动力系数解析研究[J]. 刘宪庆,辜文杰,别明娟,魏佼琛. 后勤工程学院学报. 2015(01)
[4]气浮海洋平台的水动力系数分析[J]. 刘宪庆,辜文杰,别明娟,朱建凯,魏佼琛. 中国水运(下半月). 2014(11)
[5]筒基平台气浮拖航倾斜角模型试验[J]. 丁红岩,刘建辉. 天津大学学报. 2008(11)
[6]基于多元统计的筒型基础海洋平台拖航分析[J]. 丁红岩,刘建辉,沈克丽. 天津大学学报. 2008(07)
[7]箱筒型基础结构气浮拖航的稳性计算[J]. 彭增亮. 中国港湾建设. 2007(01)
[8]气浮结构的运动特性研究[J]. 别社安,时忠民,王翎羽. 中国港湾建设. 2001(02)
[9]气浮结构的小倾角浮稳性分析[J]. 别社安,时钟民,王翎羽. 中国港湾建设. 2001(01)
[10]气浮结构的静浮态分析[J]. 别社安,时钟民,王翎羽. 中国港湾建设. 2000(06)
博士论文
[1]气浮筒型基础拖航稳性和动力响应研究[D]. 刘宪庆.天津大学 2012
[2]筒型基础海洋平台气浮拖航性能研究[D]. 刘建辉.天津大学 2009
硕士论文
[1]海上风机半潜型浮式基础水动力性能研究[D]. 曹菡.天津大学 2012
[2]人工岛基础气浮拖航运动性能试验研究[D]. 张积乐.天津大学 2012
[3]海上浮式风力机平台选型与结构设计[D]. 葛沛.哈尔滨工程大学 2012
[4]筒型基础平台气浮拖航研究[D]. 栾文辉.天津大学 2006
本文编号：3154626
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