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海上浮式风力机平台总体性能分析
| 论文题名： | 海上浮式风力机平台总体性能分析 |
| 关键词： | 海上浮式风力机;水动力性能;设计波法;结构强度 |
| 摘要： | 近年来风电产业发展迅速,随着陆上风电技术的相对成熟和土地资源的限制,海上风电发展既有其必要性,也有其独特优势。由于海洋风、浪、盐雾等气候条件恶劣,对海上风电设备及技术的要求也更加严格。目前国外深海浮式风力机尚在实验测试阶段,国内已投产运行的海上风力机的支撑基础均为桩柱固定式,对海上浮式风力机还没有完整的理论技术。十二五期间海上风电作为其重要发展内容之一将迎来新的发展期。 本论文在搜集整理国内外风电发展材料的基础上,依据我国沿海海域条件选择半潜式海上风力机基础形式。该基础形式以美国可再生能源实验室Windfloat为参考,依照其公开的5MW风力机参数,针对我国的风浪情况,对风力机基础形式做了适当调整,设计了一款三浮筒半潜平台形式。并结合我国近海及北太平洋海洋风浪情况利用SESAM软件对其各项性能做了较完整的整体性分析。 在对其重量重心初步评估的基础上,进行压载设置,随后进行各性能指标的校核和分析。稳性是浮式平台考虑的首要因素,尤其对于风力机而言,工作状态时水面以上受风面积大,倾覆力臂作用点高,对平台的稳性提出较高的要求。本文利用静水稳性计算程序对平台及风力机整体的大倾角稳性及动稳性作了详细计算分析。 水动力性能的优劣关系风力机对风能的持续捕捉,对风力机的发电的效率及发电机组的寿命有着重要意义。本文通过对平台浮筒间距、撑杆位置、阻尼板有无三方面对水动力性能影响进行了分析,并同时考虑了重心的影响。通过规律性比较,对模型作相关优化。文中水动力计算基于三维势力理论,同时可对小尺度杆件应用Morison公式进行拖曳力的计算,由于阻尼板的粘性效应无法模拟,通过模型试验数据对阻尼进行修正,并对修正后的平台运动响应性能进行短期预报统计。 平台的结构性能直接影响风力机的工作可靠性和安全性,是平台性能分析的重要部分,而载荷的准确与否也关乎结构强度的预报可靠性。本文介绍了多种载荷计算方法,并选择了谱分析为基础的设计波法对风力机平台载荷进行评估。本文依据ABS规范对结构进行了详细结构内部设计,并进行结构载荷传递计算最终进行载荷加载的静力分析与结构强度计算,经计算分析,应力响应满足材料要求。 通过整体性能分析研究,对今后兆瓦级海上浮式风力机平台整体的设计研究提供了较详细分析流程及设计方法,为进一步海上风电研究提供参考。 |
| 作者： | 王宁 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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