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海上风机半潜型浮式基础水动力性能研究
| 论文题名： | 海上风机半潜型浮式基础水动力性能研究 |
| 关键词： | 海上风机;半潜型浮式基础;系泊系统;运动响应;水动力性能 |
| 摘要： | 海上风力发电以其风资源稳定、风速高、无污染等独特的优势,在世界各国发展迅速。风力发电的关键装备风机系统的研究和开发属于工程技术领域的热点问题,而海上深水区域的风电采用浮式基础,浮式基础的研究与开发则属于目前国内外海洋工程界普遍关注的前沿科学问题,对于促进海上发电技术的进步与推广应用具有重要意义。 本文首先概述了海上风机浮式基础的研究进展,介绍了海上风电系统所受环境载荷的计算方法,针对美国新能源研究所(NREL)提供的海上5MW风机的资料,提出了一种海上风机半潜型浮式基础。 针对设计的新型海上风机半潜型基础,分析该浮式结构的静稳性,对影响稳性的因素进行分析。考虑粘性阻尼对半潜型浮式基础的影响,对其进行频域分析,得到其水动力系数和幅频响应曲线。对其进行短期响应预报,在时域范围内,考虑风载荷、波频力、平均波浪漂移力与海流力的影响,以及浮式基础与系泊系统的耦合作用,对海上风机整体进行了时域运动响应预报和系泊张力预报。针对极限海况,计算风机及浮式基础的环境载荷,分析了极限海况下系泊系统的安全状况。 本文得出的主要结论有: (1)适当降低基础重心,可以有效提高基础初稳性;对半潜型基础进行合理分舱,可以确保基础的破舱稳性。 (2)在浮式基础的运动响应分析中,必须考虑粘性阻尼的作用,否则计算结果明显偏大。平均波浪漂移力和二阶波浪差频力对浮式基础水平方向上的运动有较大影响。 (3)本文设计的半潜型基础,具有较强的抵抗风浪流的能力,在预定的海况下可以正常发电。在风速为40m/s,波高7.5m,谱峰周期13.0s时,所设计的系泊系统在完整状态与破损状态下,依然能够达到规范要求的安全系数。表明了本文设计的浮式基础的合理性。 |
| 作者： | 曹菡 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 唐友刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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