海上漂浮式风力机张力腿平台动力特性分析

发布时间：2022-02-14 20:59

　　随着全球化石能源的消耗和环境污染的加剧,可再生能源的探索和开发越来越成为世界各国的重要发展战略。风能作为最具利用价值的绿色可再生能源之一,其开发利用逐渐从陆上向海上迈进,海上风力机的支撑平台是海上风力机系统不可或缺的结构,保证平台结构强度安全和防止平台发生共振对海上风力机的安全稳定作业具有极其重要意义。本文以NREL 5MW海上风力机张力腿平台为研究对象,建立平台结构三维模型,采用有限元方法分析百年一遇极端海况下张力腿平台的结构应力和振动特性,主要工作如下:1.基于三维势流理论和数值模拟技术,对张力腿平台海上漂浮式风力机进行动态响应计算,求解其在极端海况下,海上漂浮式风力机张力腿平台六自由度运动响应和水动力载荷,结果表明:当海风、波浪和海流以0°入射角作用于海上风力机系统时,其受到的水动力载荷主要集中在平台的纵荡、垂荡和纵摇方向,其他方向的载荷相对较小,可以忽略不计,同时对平台的六自由度的动态响应进行分析,发现平台的运动响应也是集中在纵荡、垂荡和纵摇方向上。2.利用CAD软件建立平台及整机的几何模型,研究极端海况下风力机系统在水动载荷和气动载荷耦合作用下,对海风、波浪和海流沿相同方向且... 

【文章来源】：上海理工大学上海市

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

漂浮式风力机平台种类

第二章 环境载荷与漂浮式风力机系统参数第二章 环境载荷与漂浮式风力机系统参数2.1 环境载荷海上漂浮式风力机及其平台在海上受到海风、海流、波浪、海冰、海啸等多种外界载荷的作用，且各种载荷之间存在耦合影响，甚至海岸地貌以及海底地基特征，海底泥沙的转移等都会对漂浮式平台产生一定的影响，但是海上风力机张力腿平台主要受到机舱、塔架、叶片及平台自身重力，海风、波浪和海流载荷，系泊预紧力以及静水压力的作用。海上漂浮式风力机所受的环境载荷如图 2-1 所示

图 2-3 浮式风力机系统2.2.2 机舱和叶片设计叶片的详细结构参数及沿径向各翼型分布和气动参数，由在文献[29]中得到。机舱叶片整体的基本参数见表 2-3。考虑篇幅有限，机舱内轴承、齿轮箱、发电机系统及其他机械设备对本文动力学计算无明显影响，故不做详细叙述。表 2-3 机舱与叶片参数参数 数值偏航轴承距离静水面位置(m) 87.6机舱重量(kg) 240000机舱重心沿下风向距离偏航中心轴的距离(m) 1.9机舱重心距离偏航轴承的距离(m) 1.75叶片长度（从叶根到叶尖）(m) 61.5叶片总重量(kg) 110000叶片总重心（沿俯仰轴距叶根的距离）(m) 20.4752.2.3 塔架设计

【参考文献】：
期刊论文
[1]海上漂浮式风力机研究进展及发展趋势[J]. 张亮,吴海涛,荆丰梅,崔琳.  海洋技术. 2010(04)
[2]海上张力腿平台风电机组结构动力特性研究[J]. 张社荣,黄虎.  太阳能学报. 2010(09)
[3]基于设计情形的叶片模态分析[J]. 李云松,卢艳,刘韵.  机械研究与应用. 2010(02)
[4]风力机叶片有限元建模的两种方法[J]. 阿荣其其格,刘文芝.  机械. 2009(01)
[5]深海系泊系统动力特性研究进展[J]. 唐友刚,张素侠,张若瑜,刘海笑.  海洋工程. 2008(01)
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硕士论文
[1]漂浮式风力机Spar平台水动力特性及优化分析[D]. 成欣.上海理工大学 2015
[2]深水Spar平台水动力性能和运动响应数值研究[D]. 孙金伟.中国海洋大学 2010
[3]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：3625262