半潜式风力机平台撤除过程动力响应分析

发布时间：2021-06-15 22:01

　　提出一种半潜式风机水平辅助缆-锚链撤除方法.选取典型撤除操作海况,采用ANSYS-AQWA分析软件,重点研究了不同撤除策略对半潜式风机平台动力响应特征的影响.数值结果表明,对称布置的辅助缆能明显降低半潜式风机平台在锚链撤除过程中的运动响应,辅助缆的刚度和预张力越大,撤除过程中平台的运动响应越平稳,但在辅助缆刚度为2×10⁶N·m^-1的条件下会使平台在大周期波浪条件下产生共振现象,因此建议应慎重选择辅助缆刚度.此外,本文研究成果为深水浮式风机撤除方案的优化提供参考依据. 

【文章来源】：海南大学学报(自然科学版). 2020,38(03)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

半潜式浮式海上风力机结构撤除示意图

基于势流理论,利用AQWA程序构建该新型半潜式海上风力机平台的水动力数值模型,如图2所示.为了保证计算结果准确性,单元网格采用map网格划分,并在水面线处网格进行加密处理,长度为0.5 m×1 m,其余位置网格长度为1 m×1 m.AQWA程序可以有效地模拟锚链系泊、二阶波浪力载荷等[10].风力机平台拆除时,风力机应处于停机状态,此时平台所受的风荷载主要为塔架和平台所受的风荷载,且撤除海况应选取风平浪静的海况,在撤除海况下波浪荷载为主要影响因素,本次计算中主要考虑波浪荷载对平台的作用,忽略风荷载的影响.2 主要模拟结果分析

选取典型规则波浪(波高2 m,波周期5～15 s),研究不同波浪周期下辅助缆的刚度对平台系统的运动响应的影响.为了保证半潜式风力机平台撤除过程中在波浪作用下的安全,对比3种不同刚度辅助缆对半潜式平台主要动力响应特征的影响,如图3所示.由图3a和图3b可以看出,辅助缆刚度为0.5×106 N·m-1和1×106 N·m-1时,同一波浪周期下辅助缆刚度越大平台的纵荡响应和纵摇响应越小,辅助缆能有效的降低锚链撤除时平台的纵荡和纵摇响应幅值.主要由于辅助缆增加了平台的约束,承担了一部分的波浪荷载,减小了平台在锚链撤除时的运动响应.辅助缆刚度越大,平台的运动响应减小的越明显,但是辅助缆的刚度增大到2×106 N·m-1时会使平台在长周期波浪条件下的运动响应剧烈且辅助缆拉力急增,产生“共振”现象.由于半潜式风力机平台靠锚链约束时水平刚度小,固有周期大,加上辅助缆后,平台的水平刚度明显变大,固有周期也随着减小,可能会长周期波浪条件下产生共振现象.而小刚度辅助缆对平台的约束小,平台的运动响应大.因此选取2×106 N·m-1刚度的辅助缆.

【参考文献】：
期刊论文
[1]南海海况下半潜浮式风机在故障工况下的动力学响应分析[J]. 施伟,郑侃,任年鑫.  南方能源建设. 2018(04)
[2]局部系泊失效下半潜式平台的动力响应特性[J]. 白旭,孔磊,嵇春艳.  船舶工程. 2018(06)
[3]风浪流中半潜式风机系统动力响应特性研究[J]. 毛莹,范菊,张新曙,尤云祥.  海洋工程. 2017(01)
[4]半潜型浮式风机运动特征及系泊系统的研究[J]. 邓露,唐梓珈,王彪,宋晓萍,吴海涛.  船舶工程. 2016(08)
[5]深海风力发电技术的发展现状与前景分析[J]. 姜楠.  新能源进展. 2015(01)
[6]海上风机半潜式基础概念设计与水动力性能分析[J]. 唐友刚,桂龙,曹菡,秦尧.  哈尔滨工程大学学报. 2014(11)
[7]漂浮式风电场的基础形式和发展趋势[J]. 段金辉,李峰,王景全,程建生.  中国工程科学. 2010(11)



本文编号：3231840