潜式浮式风机耦合动力特性及系泊系统研究
发布时间：2022-01-16 20:06
随着海上风能开发的深入和风电技术的发展,海上风电场逐步向深远海发展,浮式基础安装灵活,受水深影响相对较小,能满足深远海风电开发需求,具有良好的发展应用前景。本文选用天津大学风电课题组设计的潜式浮式风机,运用数值分析、模型试验相结合的研究方法,研究风浪联合作用下潜式浮式风机系统耦合动力特性。建立风机-塔架-浮式平台-系泊系统耦合动力模型,对比分析潜式浮式、张力腿式、半潜式风机平台运动响应特性,研究发现潜式浮式风机在中等水深50200m范围内有较好的水动力特性;通过研究不同风浪环境荷载作用下潜式浮式风机系统动力响应,发现浮式平台垂荡和纵荡运动主要由风和波浪激励产生,平台纵摇响应和系缆线张力主要受波浪荷载的影响;开展潜式浮式风机在不同波浪荷载作用下的物理模型试验,通过与数值计算结果进行对比分析,试验结果与数值计算吻合较好,进一步验证了数值计算的正确性。研究系缆线长度和预张力大小对潜式浮式风机系统耦合动力响应的影响,发现潜式浮式风机系缆线长度从40m到100m纵荡响应标准差值增大了47.2%,纵摇最大值增大了116.7%;系缆线预张力从1500kN到4500kN时纵荡最大...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固定式基础形式
（d）日本半潜式 （e）日本 Spar （f）Pilot Park 浮式风电场图 1-2 浮式风机基础形式.2 浮式风机系泊系统海上浮式风机主要包括风电机组、塔筒、浮式平台以及系泊系统。在海境条件下，浮式平台与系泊系统相互作用，平台的动力响应带动系缆线运线为浮式平台提供回复力，这种相互作用在长波浪周期下效果更为显著的约束作用更加重要，同时系缆线的张力也会快速增大。目前针对几种主要浮式风机基础形式，常见的系泊方式主要包括：悬链紧式。表 1-3 是几种系泊方式的特点对比。浮式风机系泊系统主要包括、系缆线和海底锚固基础。系缆点是系泊系统与浮式平台连接结构，系的布置对系泊系统受力有一定影响；系缆线下端通过锚固基础固定在海的锚固基础有：抓力锚、桩基础和吸力式基础等。
图 2-3 潜式浮式风机在风浪作用下的偏移示意图波浪载荷作用在风机系统上，使得系缆线内力发生变化，这些性，长期作用对系缆线的疲劳寿命有很大的影响。因此需要分过程中系缆线的内力变化。如果将系缆线系泊系统假定为线性系缆线系泊载荷tiF 为：0t t ti ij jF F C 潜式浮式风机平台运动幅度与其水深相比较小，可以假设其系角度j ，系缆线始终保持伸直状态，如图 2-3，潜式浮式风机度系数tijC 可以通过以下各式求得：11 1522 243342 4451 550 0 0 00 0 0 00 0 0 0 00 0 0 00 0 0 0t tt tttijt tt tC CC CCCC CC C
【参考文献】：
期刊论文
[1]日本漂浮式风电技术现状及未来发展方向[J]. 伍绍博,尹海卿,张开华,时蓓玲. 中国港湾建设. 2017(06)
[2]浅谈国内外海上风电基础型式与发展趋势[J]. 贾晓辉,关辉. 中国设备工程. 2017(12)
[3]张力腿式浮式风机平台的水动力和空气动力耦合响应分析（英文）[J]. 沈马成,胡志强,耿添. 船舶力学. 2017(03)
[4]我国海上风电发展现状分析与政策研究[J]. 李娜. 科技展望. 2016(32)
[5]Test Research on Influence of Draft on Towing Behaviors of 3-Bucket Foundation Platform[J]. 乐丛欢,杨家溢,丁红岩,张浦阳. Transactions of Tianjin University. 2016(05)
[6]浮式风机支撑结构在气动载荷和波浪载荷联合作用下的运动响应研究[J]. 倪鹏,李良碧. 中国海洋平台. 2016(04)
[7]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)
[8]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)
[9]半潜型风电浮式基础运动特性试验研究[J]. 刘中柏,唐友刚,王涵,杨钢,林维学,李嘉文. 哈尔滨工程大学学报. 2015(01)
[10]海上风电漂浮式基础平台及其风险分析[J]. Charles R Briggs,柴瑞龙,朱丹. 风能. 2012(01)
博士论文
[1]新型海上风机浮式基础设计与风机系统耦合动力分析[D]. 李嘉文.天津大学 2014
硕士论文
[1]浮式风机平台的系泊系统研究与耦合分析[D]. 唐梓珈.湖南大学 2016
[2]深水TLP浮式风机支撑结构优化设计及疲劳特性研究[D]. 石锐峰.中国海洋大学 2015
[3]海上浮式风机半潜式基础水动力特性研究[D]. 毛莹.上海交通大学 2015
[4]基于TLP原理的海上风机浮式基础研究[D]. 卫涛.江苏科技大学 2014
[5]海上浮式风机平台锚泊系统设计与研究[D]. 李梦阳.哈尔滨工程大学 2013
[6]海上浮式风机平台稳性及锚泊系统性能研究[D]. 邓慧静.哈尔滨工程大学 2012
[7]半潜式平台系泊系统型式及其动力特性研究[D]. 童波.上海交通大学 2009
本文编号：3593335
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固定式基础形式
（d）日本半潜式 （e）日本 Spar （f）Pilot Park 浮式风电场图 1-2 浮式风机基础形式.2 浮式风机系泊系统海上浮式风机主要包括风电机组、塔筒、浮式平台以及系泊系统。在海境条件下，浮式平台与系泊系统相互作用，平台的动力响应带动系缆线运线为浮式平台提供回复力，这种相互作用在长波浪周期下效果更为显著的约束作用更加重要，同时系缆线的张力也会快速增大。目前针对几种主要浮式风机基础形式，常见的系泊方式主要包括：悬链紧式。表 1-3 是几种系泊方式的特点对比。浮式风机系泊系统主要包括、系缆线和海底锚固基础。系缆点是系泊系统与浮式平台连接结构，系的布置对系泊系统受力有一定影响；系缆线下端通过锚固基础固定在海的锚固基础有：抓力锚、桩基础和吸力式基础等。
图 2-3 潜式浮式风机在风浪作用下的偏移示意图波浪载荷作用在风机系统上，使得系缆线内力发生变化，这些性，长期作用对系缆线的疲劳寿命有很大的影响。因此需要分过程中系缆线的内力变化。如果将系缆线系泊系统假定为线性系缆线系泊载荷tiF 为：0t t ti ij jF F C 潜式浮式风机平台运动幅度与其水深相比较小，可以假设其系角度j ，系缆线始终保持伸直状态，如图 2-3，潜式浮式风机度系数tijC 可以通过以下各式求得：11 1522 243342 4451 550 0 0 00 0 0 00 0 0 0 00 0 0 00 0 0 0t tt tttijt tt tC CC CCCC CC C
【参考文献】：
期刊论文
[1]日本漂浮式风电技术现状及未来发展方向[J]. 伍绍博,尹海卿,张开华,时蓓玲. 中国港湾建设. 2017(06)
[2]浅谈国内外海上风电基础型式与发展趋势[J]. 贾晓辉,关辉. 中国设备工程. 2017(12)
[3]张力腿式浮式风机平台的水动力和空气动力耦合响应分析（英文）[J]. 沈马成,胡志强,耿添. 船舶力学. 2017(03)
[4]我国海上风电发展现状分析与政策研究[J]. 李娜. 科技展望. 2016(32)
[5]Test Research on Influence of Draft on Towing Behaviors of 3-Bucket Foundation Platform[J]. 乐丛欢,杨家溢,丁红岩,张浦阳. Transactions of Tianjin University. 2016(05)
[6]浮式风机支撑结构在气动载荷和波浪载荷联合作用下的运动响应研究[J]. 倪鹏,李良碧. 中国海洋平台. 2016(04)
[7]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)
[8]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)
[9]半潜型风电浮式基础运动特性试验研究[J]. 刘中柏,唐友刚,王涵,杨钢,林维学,李嘉文. 哈尔滨工程大学学报. 2015(01)
[10]海上风电漂浮式基础平台及其风险分析[J]. Charles R Briggs,柴瑞龙,朱丹. 风能. 2012(01)
博士论文
[1]新型海上风机浮式基础设计与风机系统耦合动力分析[D]. 李嘉文.天津大学 2014
硕士论文
[1]浮式风机平台的系泊系统研究与耦合分析[D]. 唐梓珈.湖南大学 2016
[2]深水TLP浮式风机支撑结构优化设计及疲劳特性研究[D]. 石锐峰.中国海洋大学 2015
[3]海上浮式风机半潜式基础水动力特性研究[D]. 毛莹.上海交通大学 2015
[4]基于TLP原理的海上风机浮式基础研究[D]. 卫涛.江苏科技大学 2014
[5]海上浮式风机平台锚泊系统设计与研究[D]. 李梦阳.哈尔滨工程大学 2013
[6]海上浮式风机平台稳性及锚泊系统性能研究[D]. 邓慧静.哈尔滨工程大学 2012
[7]半潜式平台系泊系统型式及其动力特性研究[D]. 童波.上海交通大学 2009
本文编号：3593335
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