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风机安装船海上作业运动及其流体动力分析
| 论文题名： | 风机安装船海上作业运动及其流体动力分析 |
| 关键词： | 风机安装船;耦合分析;吸附力;海上作业;流体动力分析;时域计算模型;系泊系统 |
| 摘要： | 自风能成为广受重视的新型能源而引起海上风电场迅猛发展以来，风电机组设备的安装一直是风电场建设的重要议题。尽管国外对风机安装船的研究取得了一些成果，然而，随着对风能探索海域的拓展和海上环境的复杂多变，单一形式的风机安装船已无法满足实际工程需要，严峻的形势促使我们对新船型作进一步的探索和研究。本文拟对一艘集自航运输船、坐底式海洋平台和起重船于一身的新型风机安装船进行研究，以期对我国的风电事业有所贡献。 本文对风机安装船水面浮吊作业的运动在频域和时域下进行了分析。基于AQWA软件建立频域计算模型，系统详细地分析了安装船的水动力性能，而各水动力参数建立的水动力数据库为时域耦合分析提供了数据；在该软件下建立了时域计算模型，设计了模型的系泊系统，然后在各海况下分析了系泊系统和吊物系统对船体运动的耦合影响，并验证了系泊系统设计的合理性。 基于AQWA软件对安装船的坐底进行了方案研究，最终确定了适用于结构物坐底的最终方案并建立了模型；分别对上述模型和基于防波堤理论计算了不同工况下安装船所受到的横向波浪载荷，通过对两种计算结果的比较验证了AQWA软件计算坐底结构物波浪载荷的可靠性，并在此基础上计算了不同工况下安装船所受到的的垂向风浪流载荷，作为抗吸附性能研究的数据依据。 基于有限元方法对坐底安装船的吸附力进行了研究。首先基于有限元分析软件ANSYS建立坐底模型，并在该软件下考察不同参数对极限提升力的影响规律，进一步确定了不同参数对坐底吸附力的影响规律；然后对坐底浸深进行了研究，给出了适用于安装船坐底浸深计算的方案。 最后以风机安装船作业海域之一为例对安装船的抗吸附性能进行了研究。根据以上研究结论，对算例的吸附力进行了计算，结合安装船的压载水舱布置和经计算所得垂向风浪流载荷进行了抗吸附性能的计算；给出了辅助离地措施和离底后上浮稳性的研究思路。 本文的研究成果对该类型风机安装船的运动预报有很好的参考价值，对坐底结构物风浪流载荷的预报有重要的工程和现实意义。 |
| 作者： | 张凤伟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 丁勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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