單柱式浮式風(fēng)機(jī)動力性能機(jī)理研究.pdf

1、隨著世界能源需求的增長，和人們對環(huán)境問題的關(guān)注，清潔的可再生能源已成為近期的研究熱點(diǎn)。清潔的可再生能源主要包括風(fēng)能，波浪能，潮汐能，太陽能以及生物能等形式。其中，風(fēng)能已成為近年來發(fā)展最快的能源形式之一。受到選址、噪聲和視覺污染等因素的影響，工業(yè)界和研究者開始由陸上風(fēng)電場的開發(fā)利用轉(zhuǎn)向?qū)Ｉ巷L(fēng)電場的研究。隨著水深的增加，海上風(fēng)電場的支撐形式逐漸由固定式支撐基礎(chǔ)過渡為浮式支撐基礎(chǔ)。對海上浮式風(fēng)機(jī)來說，它是一個綜合的水動力-空氣動力-彈性體-

2、控制復(fù)雜系統(tǒng)，目前還面臨著許多工程挑戰(zhàn)和問題需要解決。
　　本文主要利用數(shù)值計算方法，對一種典型的單柱式 Spar作為支撐結(jié)構(gòu)的5MW風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整體動力響應(yīng)研究。探討了研究對象在不同海況條件下的運(yùn)動和載荷響應(yīng)性能，并進(jìn)一步對浮式風(fēng)機(jī)模型試驗(yàn)設(shè)計進(jìn)行了研究，討論了其面臨的尺度效應(yīng)問題，提出了初步的解決方案。本文具體研究內(nèi)容如下：
　　1.對目前海上浮式風(fēng)機(jī)的設(shè)計概念進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)介紹了海上浮式風(fēng)機(jī)動力響應(yīng)的不同研究方法及研究

3、現(xiàn)狀。
　　2.運(yùn)用頻域勢流理論，對OC3-Hywind Spar浮體進(jìn)行了頻域水動力性能計算，得到了其附加質(zhì)量、阻尼系數(shù)和一階波浪力等頻域水動力系數(shù)。通過頻域勢流計算，對OC3-Hywind Spar的水動力性能進(jìn)行初步評估，并為后續(xù)整個風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的耦合時域計算做出準(zhǔn)備。
　　3.應(yīng)用整體時域計算程序，對OC3-Hywind Spar浮體作為支撐結(jié)構(gòu)的NREL5MW風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整體動力響應(yīng)計算，得到了其在不同海況條件下的運(yùn)動和