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浮式波浪能平台浅水系泊系统设计研究
| 论文题名： | 浮式波浪能平台浅水系泊系统设计研究 |
| 关键词： | 浮式波浪能平台;浅水系泊;参数优化 |
| 摘要： | 伴随世界经济不断发展，在农业文明向工业文明转换过程中，作为文明发展血液的化石燃料由于环境污染、能源短缺问题逐渐成为制约经济文明高质量增长要素之一。作为国家发展重心的海岛开发能源供应长期遭受远离陆地、难以补给等问题困扰，因此对于安全可靠，易于维护的清洁能源有着较大需求。南海岛礁区域长期存在浅水台风多发、珊瑚礁地基承载力低下等问题，并且浅水恶劣环境下，瞬时系泊张力过大会导致波浪能平台稳定性与台风自存性显著降低，导致锚链断裂现象频发。由于平台作业区域多为波浪能能流密度较高海域，需提升平台抵抗波浪冲击能力。 针对以上问题，从实际工程需求出发，在工作工况与台风工况下，在探明波浪能平台水动力性能基础上，对南海珊瑚礁地质下浮式波浪能平台浅水系泊系统特性开展研究。主要工作内容为:基于势流理论，应用水动力分析软件AQWA，计入工作工况与台风工况，探明浮式波浪能平台频域下水动力特性规律，为系泊系统时域分析提供计算基础;基于投放海域风浪流参数，初步设计并破损校核如下方案:全锚链方案、全锚链+浮筒方案、弹性索方案与弹性索+浮筒方案，在此基础上，设计一种浮筒重块结合“Z字形”系泊方案;以降低系泊极限荷载，减少系泊线失效与走锚可能性为导向，计入预张力、锚链直径、系泊线夹角、浮筒重块间距与重量为优化敏感参数，对“Z字形”系泊方案采取优化分析。 分析结果表明:随入射波高增加，浅水系泊系统受冲击荷载影响增强，不同入射角下受冲击荷载影响不同;由于受力均匀，平台运动位移空间较大，45°入射下平台受冲击荷载影响最小，对波高变化较不敏感;相对于全锚链方案，浮筒添加可有效降低系泊荷载与平台运动范围，但在台风恶劣环境下，部分入射角下反而会增加系泊极限荷载;相对于全锚链方案，弹性索添加可有效降低系泊荷载，但会增加平台位移，弹性索与浮筒联合应用在保持降低极限荷载基础上，限制平台位移;相对于全锚链方案，“Z字形”系泊方案可有效降低系泊荷载，限制平台运动范围，减小脱锚与走锚可能性，由于配有重力调节装置，也便于拖航施工，该方案为浅水恶劣海况下系泊方案分析设计提供借鉴。 |
| 作者： | 赵国庆 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 李明伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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