随着传统化石能源所带来的问题越来越严峻,目前人们开始大力发展清洁可再生能源。风能是一种可再生无污染的能源,在近些年越来越受到人们的重视,随着陆上风能优质资源逐渐被开发利用,人们开始将目光转向面积更广、资源更为丰富的海洋。由于浮式风力机具有运行平稳,发电效率高,装机容量大,发电利用小时数高等优点,引发了各国专家学者的广泛关注。海上浮式结构的一阶和二阶水动力通常采用水动力导数的形式进行表达,而风力机气动力采用BEM理论进行计算,漂浮式风力机气动载荷和风力机的运动存在强耦合关系,难以表达成水动力导数的形式,因此漂浮式风力机波浪运动响应分析需要采用时域耦合的方法,计算时间也相对较长。论文依托于工信部高技术船专项“海上浮式风电装备研制”开展了浮式风力机在波浪中耦合运动响应数值模拟的研究,在研究中发现:在某些典型工况条件下,风力气动力载荷和运动响应速度之间存在拟线性相关关系,可采用最小二乘法获得风力机运动响应气动力系数,使频域算法在波浪中的耦合运动分析成为可能。论文首先基于中国船舶重工集团海装风电有限责任公司的浮式风机一体化调研项目,以海装风电所提供的固定式风力机参数为基准,在FAST软件中进行了数值建模,并将计算结果与海装风电的Bladed软件计算结果进行了对比,两者吻合良好,验证了论文建模工作的准确性。论文以OC3 Hywind-NREL 5MW为研究对象,在FAST软件中建立漂浮式风力机、浮式平台、锚泊系统的计算模型,针对均匀来流和剪切来流下某些特定的工况条件,对漂浮式风力机的耦合运动进行了简化,建立了浮式风力机单自由度运动时运动响应幅值、风力机载荷、能量利用率与波浪高度、波浪周期、叶轮转速间的变化关系,利用最小二乘法得到风力机运动响应气动力系数,并分析了气动力系数随波浪参数的变化规律的分析。本文的研究工作有望极大提高浮式风力机波浪中耦合运动响应分析的效率。从理论上支持“海上浮式风电装备研制”项目的研究工作。