【摘 要】
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近年来,随着能源需求的日渐增加及环境问题的日渐严重,以风能为代表的可再生能源利用技术取得了长足的发展。相比于陆上风机,海上风机有不消耗土地资源、单体装机容量大、布置受限小等优点。浮式风机平台的设计需要综合考虑海洋环境要素、建造方法、安装方式、经济成本等因素的影响,其风机平台的动力响应特性亦直接影响上部风机的安全性。本文中算例主要围绕支撑5MW风机的新型自稳式浮式平台的设计与优化,开展了针对性工作。
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近年来,随着能源需求的日渐增加及环境问题的日渐严重,以风能为代表的可再生能源利用技术取得了长足的发展。相比于陆上风机,海上风机有不消耗土地资源、单体装机容量大、布置受限小等优点。浮式风机平台的设计需要综合考虑海洋环境要素、建造方法、安装方式、经济成本等因素的影响,其风机平台的动力响应特性亦直接影响上部风机的安全性。本文中算例主要围绕支撑5MW风机的新型自稳式浮式平台的设计与优化,开展了针对性工作。本文结合我国南海开发海洋风能的需求,开展了关于浮式平台的研究。基于不倒翁的原理,本文设计了一种新型自稳式浮式风机平台。该平台兼具安全性与经济性,可开发利用不同水深海域的海上风能。首先提出方案设计思路,然后针对100m和320m水深海域,设计得到相应水深下的新型浮式平台。针对本文的浮式平台,本文使用水动力软件ANSYS AQWA建立了浮式平台模型,对其施加由空气动力软件FAST计算出的风荷载、包括二阶波浪力在内的水动力荷载,考察浮式平台在受到环境荷载耦合效应下的动力响应。通过时域分析,重点考察了新型自稳式浮式平台六个自由度响应。针对两种适用于不同工作海域水深的浮式风机平台,分别模拟浮式风机在工作和自存海况下的运动,分析得到浮式平台在不同环境荷载作用下的运动性能。浮式平台运动的时间历程曲线、系泊缆张力响应结果表明:新型自稳式浮式风机具备良好的运动性能,系泊缆张力安全系数满足规范的使用要求。在复杂的海洋环境下,浮式风机受到风荷载和水动力荷载的耦合作用,环境荷载的入射角度会对运动响应产生影响,为了研究不同入射角度的环境荷载作用下浮式风机系统的动力响应,本文选取了五个不同入射角度,分别考察了在不同海况下入射角度对设计的两种浮式风机平台动力响应特性的影响。
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