海上风机半潜式基础概念设计与水动力性能分析 被引量：28

1

作者 唐友刚 桂龙 +1 位作者 曹菡 秦尧 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1314-1319,共6页

针对5 MW海上风机动力响应较大的问题,提出了半潜型浮式基础的概念设计,研究了半潜式浮式基础在不同风浪环境下的运动响应和生存能力。考虑叶片空气动力载荷及风浪载荷,以及浮式基础与系泊系统的耦合,建立风机结构系统及水动力模型,采... 针对5 MW海上风机动力响应较大的问题,提出了半潜型浮式基础的概念设计,研究了半潜式浮式基础在不同风浪环境下的运动响应和生存能力。考虑叶片空气动力载荷及风浪载荷,以及浮式基础与系泊系统的耦合,建立风机结构系统及水动力模型,采用动量-叶素理论计算叶片空气动力载荷,在频域范围内计算了载荷传递函数。计算分析浮式基础风机系统不同风浪情况下的时域动力响应,评估了半潜型浮式基础在极限海况下的生存能力。结果显示,半潜型浮式基础运动性能良好,且在极端海况下,各系泊缆安全系数均大于1.67,破损状况下安全系数均大于1.33,该浮式基础及其系泊系统具有足够的抵抗极端海况的能力。 展开更多

关键词 海上风机 半潜式浮式基础 运动响应 生存能力 系泊系统 安全系数

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海上风电半潜式基础初步选型 Pareto⁃Optimal 评价 被引量：5

2

作者 杜宇 王凯 高子予 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第4期121-128,共8页

针对半潜漂浮式风电基础初步选型,采用Pareto⁃Optimal评价方法对不同吃水、平台立柱直径、立柱间距和垂荡板直径四个参数的不同组合进行分析比较。基于浮体动力学频域计算方法,采用我国阳江某海域极限波浪条件计算得到叶轮中心水平加速... 针对半潜漂浮式风电基础初步选型,采用Pareto⁃Optimal评价方法对不同吃水、平台立柱直径、立柱间距和垂荡板直径四个参数的不同组合进行分析比较。基于浮体动力学频域计算方法,采用我国阳江某海域极限波浪条件计算得到叶轮中心水平加速度,同时考虑完整稳性的计算结果。对比分析表明平台吃水和立柱直径宜选择适中的取值,较大的排水量和立柱总体积并不会显著减小叶轮中心水平加速度。垂荡板对于改善平台整体性能是较为敏感的,垂荡板与立柱的直径比存在一定的最佳范围。平台立柱间距是影响平台运动性能最大的因素,增大立柱间距可以有效地降低叶轮中心水平加速度,但立柱间距的增大对立柱间的撑杆结构强度以及平台整体的建造和下水提出了较大的挑战。 展开更多

关键词 海上风电 半潜式基础 Pareto⁃Optimal分析 叶轮中心处加速度 垂荡板 立柱间距 平台稳性

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基于增加垂荡板的半潜式浮式风机运动性能改进研究

3

作者 杨礼东 林子赫 +2 位作者 刘利琴 邓万如 常云鹏 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期106-116,共11页

为提高浮式风机垂荡性能,本研究设计了一款适用于5 MW半潜式浮式风机的垂荡板,并基于模型试验和数值模拟,研究了垂荡板对浮式风机运动性能的影响。在模型试验中,测试了静水中浮式风机系统的固有周期和阻尼。同时,建立了浮式风机系统的... 为提高浮式风机垂荡性能,本研究设计了一款适用于5 MW半潜式浮式风机的垂荡板,并基于模型试验和数值模拟,研究了垂荡板对浮式风机运动性能的影响。在模型试验中,测试了静水中浮式风机系统的固有周期和阻尼。同时,建立了浮式风机系统的数值计算模型,以对比分析不同工况下垂荡板对浮式风机运动性能的影响。结果表明,垂荡板显著增加了浮式风机的纵荡、纵摇和垂荡固有周期,并增大了浮式基础的阻尼。因此,这一设计有效抑制了浮式风机系统的垂荡,减小了叶片气动载荷及系缆力的波动。 展开更多

关键词 浮式风机 半潜式基础 垂荡板 模型试验 数值计算

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偏心型半潜式风机运动响应对比研究

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作者 修衍彬 栾富豪 +3 位作者 涂智圣 张才亮 刘寒秋 朱嵘华 《船舶力学》 北大核心 2025年第3期420-435,共16页

本文考虑实际环境中风能方向集中的特性,提出一种偏心型半潜式基础,采用AQWA-Fast软件建立风机全耦合分析模型,对比分析对称型风机和偏心型风机在不同风浪入射角下的运动响应特性。结果表明:波浪入射角变化几乎不影响漂浮式风机平均运... 本文考虑实际环境中风能方向集中的特性,提出一种偏心型半潜式基础,采用AQWA-Fast软件建立风机全耦合分析模型,对比分析对称型风机和偏心型风机在不同风浪入射角下的运动响应特性。结果表明:波浪入射角变化几乎不影响漂浮式风机平均运动响应值和平均发电功率;当风浪入射角相同时,偏心型平台横荡、横摇和艏摇自由度运动性能更优,并在一定程度上降低了系泊张力;当波浪入射角不断变化时,偏心型设计将改善横荡、横摇、纵摇和艏摇运动性能;此外,偏心型风机综合发电性能更好。 展开更多

关键词 偏心设计 半潜式基础 风浪异向 运动响应

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四浮筒半潜式海上风机基础水动力性能分析 被引量：4

5

作者 刘志成 张建华 +1 位作者 孙科 张艺巍 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第4期21-34,共14页

参照三浮筒式OC4半潜式风机基础,设计了四浮筒式浮式风机基础。建立三浮筒式OC4半潜式风机基础与四浮筒式浮式风机基础水动力模型,利用AQWA软件分析四浮筒式浮式风机基础相关水动力参数,并将四浮筒式浮式风机基础与三浮筒式OC4半潜式风... 参照三浮筒式OC4半潜式风机基础,设计了四浮筒式浮式风机基础。建立三浮筒式OC4半潜式风机基础与四浮筒式浮式风机基础水动力模型,利用AQWA软件分析四浮筒式浮式风机基础相关水动力参数,并将四浮筒式浮式风机基础与三浮筒式OC4半潜式风机基础进行不同工况下的时域分析对比,探究两者间性能差异。结果表明,四浮筒式浮式风机基础具有良好的水动力性能,相较于三浮筒式OC4半潜式风机基础,其在纵荡、横荡、纵摇、艏摇4个自由度方向上的运动响应以及缆绳张力方面存在优势。 展开更多

关键词 浮式风机 半潜式风机基础 海上风电 海上风机 时域分析 频域分析 四浮筒

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深远海大兆瓦级半潜式风机基础运动特性数值模拟及试验研究 被引量：3

6

作者 黄检 易丛 +5 位作者 白雪平 葛晗 吕柏呈 高巍 付升雷 齐磊 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期206-217,共12页

针对水深百米以上的深远海浮式风电开发需求,本文面向可搭载大兆瓦级(15 MW)风机的新型半潜式风机基础的运动特性展开研究。利用AQWA软件建立了该基础与系泊系统的数值模型,基于南海实际海况确定了风机塔筒的载荷,并开展了缩尺比为1∶6... 针对水深百米以上的深远海浮式风电开发需求,本文面向可搭载大兆瓦级(15 MW)风机的新型半潜式风机基础的运动特性展开研究。利用AQWA软件建立了该基础与系泊系统的数值模型,基于南海实际海况确定了风机塔筒的载荷,并开展了缩尺比为1∶64的水池模型试验,验证了数值模型计算的准确性;基于验证的数值模型分析了新型风机基础在南海恶劣海况下的运动特性及系泊张力,发现该新型风机基础的运动极值和系泊张力均满足规范要求。相同海况下,新型风机基础与经典半潜式风机基础OC4-DeepCwind(三浮筒平台)的运动性能及系泊缆张力对比结果表明:发电工况下,新型风机基础的垂荡和倾角的极值较三浮筒平台的分别下降62.8%和81.3%;停机工况下,垂荡和倾角的极值则分别下降46.1%和41.4%,充分说明该新型风机基础具有优越的运动性能;而在停机工况下1、2号缆系泊张力最大值分别下降17.4%和9.6%,大大降低了系泊系统的设计难度。研究结果为中国深远海浮式风电开发船型的选择提供了借鉴。 展开更多

关键词 深远海风电 半潜式风机基础 数值模拟 模型试验 运动特性 系泊张力

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新型半潜式海上风力机基础水动力特性研究 被引量：8

7

作者 魏东泽 阙小玲 +3 位作者 付图南 周阳 杜珈宇 王金涛 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第1期82-92,共11页

概念性地设计了一种新型半潜式海上风力机基础,确定了结构的型式和尺寸,对风浪联合作用下不同工况的风力机基础稳性进行了校核。考虑黏性阻尼和二阶波浪力的作用,计算分析了风力机基础的水动力系数、幅频运动以及动力响应特性。结果表明... 概念性地设计了一种新型半潜式海上风力机基础,确定了结构的型式和尺寸,对风浪联合作用下不同工况的风力机基础稳性进行了校核。考虑黏性阻尼和二阶波浪力的作用,计算分析了风力机基础的水动力系数、幅频运动以及动力响应特性。结果表明,经过改进的新型风力机基础具有良好的稳性和水动力性能,特别是在垂荡性能上有大幅的提升。波浪入射角度对垂荡的影响不大,但对其他自由度RAOs影响较大。垂荡、横摇和纵摇RAOs均存在一个主峰值和次峰值,但峰值周期均远离波能集中区。此外还发现,不同工况下风浪入射角对风机系统的动力响应和系泊力均有较大影响,相对于工作工况,极端工况下所受风荷载较小,但是系泊力更大。 展开更多

关键词 海上风力机 半潜式基础 稳性 动力响应 黏性阻尼 二阶波浪力 系泊力

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垂荡板对半潜式风机基础拖航过程中水动力性能及运动响应的影响分析 被引量：2

8

作者 陈英杰 陈明胜 +1 位作者 周昊 张显雄 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期25-36,共12页

垂荡板对半潜式风机基础水动力性能有极大的影响,从而影响基础拖航安装过程的安全。为了研究垂荡板对半潜式基础拖航过程中运动响应的影响,建立了拖缆—WindFloat浮式风机半潜式基础拖航系统模型。首先,基于三维势流理论,采用AQWA开展... 垂荡板对半潜式风机基础水动力性能有极大的影响,从而影响基础拖航安装过程的安全。为了研究垂荡板对半潜式基础拖航过程中运动响应的影响,建立了拖缆—WindFloat浮式风机半潜式基础拖航系统模型。首先,基于三维势流理论,采用AQWA开展了拖航系统的频域水动力分析,分析了垂荡板的尺寸及形状对基础水动力性能的影响规律;进一步采用时域方法对拖航系统的运动响应进行分析,探究了垂荡板的尺寸及形状在不同浪向下对基础运动响应的影响规律。结果表明:垂荡板能有效抑制基础的垂荡RAO,但垂荡板形状对基础的水动力性能无明显影响;具有圆形垂荡板的半潜式基础在拖航过程中的运动性能略优于六边形垂荡板基础,在原设计基础上继续增大垂荡板尺寸对基础运动响应的抑制效果呈现先增大后减小的趋势,说明半潜式风机基础存在一个最优的垂荡板尺寸。 展开更多

关键词 半潜式风机基础 垂荡板 拖航作业 水动力性能 时域分析

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基于空气动力-水动力耦合的新型半潜式海上风机动力响应分析 被引量：3

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作者 魏东泽 阙小玲 付图南 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期843-860,共18页

本文概念性地设计一种新型半潜式海上风机基础,分析基础的水动力系数和幅频运动特性。提出一种基于SESAM-FAST-ORCAFLEX软件的风机-基础-系泊系统全耦合模拟方法,考虑二阶波浪力和粘性阻尼的作用,对风机系统进行空气动力-水动力时域耦... 本文概念性地设计一种新型半潜式海上风机基础,分析基础的水动力系数和幅频运动特性。提出一种基于SESAM-FAST-ORCAFLEX软件的风机-基础-系泊系统全耦合模拟方法,考虑二阶波浪力和粘性阻尼的作用,对风机系统进行空气动力-水动力时域耦合分析,并研究风浪入射角对运动响应和系泊力的影响。结果表明:新型半潜式风机基础具有良好的运动性能,在横荡、垂荡、横摇和纵摇方向上较现有型式有大幅的提升;风浪入射角对运动响应和系泊力有明显影响,在纵荡、横荡、横摇和首摇方向上动力响应受入射角的影响较大;同一工况下,系泊力随着入射角度的增大而增大,极端工况下系泊力最大值是工作工况的2.5倍,在系泊系统设计时需要重点关注。 展开更多

关键词 海上风机 半潜式基础 二阶波浪力 空气动力-水动力耦合分析 动力响应 系泊力

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塔柱和风机位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响研究

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作者 杨礼东 姜玉挺 +1 位作者 林子赫 刘利琴 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第21期125-131,共7页

研究塔柱和风机布置位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响。以OC4-deepCwind浮式风机参数为例,将塔柱和风机分别布置在半潜式浮式基础的中心和其三角形浮筒上,建立浮式风机系统动力学模型,计算不同工况下系统的动力响应。结果表明,... 研究塔柱和风机布置位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响。以OC4-deepCwind浮式风机参数为例,将塔柱和风机分别布置在半潜式浮式基础的中心和其三角形浮筒上,建立浮式风机系统动力学模型,计算不同工况下系统的动力响应。结果表明,塔柱和风机由基础中心调到其浮筒上后,浮式基础运动、机舱加速度、叶片气动力及系缆力的平均值变化不大,标准差有显著的增加;特别在极限工况,机舱X向加速度、叶片气动力的标准差增加近1倍,首摇超过5°,1号缆受力的标准差增加约30%。实际设计中,综合考虑浮式风机系统动力性能、安装和运输过程的便利性及结构强度等设计塔柱和风机位置。 展开更多

关键词 浮式风机 塔柱和风机位置 半潜式浮式基础 动力性能

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环境荷载作用下海上浮式风电结构动力响应研究 被引量：1

11

作者 刘振亚 张敏 杜君峰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期577-583,共7页

针对半潜式海上浮式风电结构,建立结构整体有限元模型,通过对其进行水动力分析以及风浪作用下整体结构时域动力响应分析,研究不同结构参数,如立柱间距、立柱直径、结构吃水以及是否有压水板对结构动力响应的影响。分析结果表明:立柱间... 针对半潜式海上浮式风电结构,建立结构整体有限元模型,通过对其进行水动力分析以及风浪作用下整体结构时域动力响应分析,研究不同结构参数,如立柱间距、立柱直径、结构吃水以及是否有压水板对结构动力响应的影响。分析结果表明:立柱间距与压水板对于结构水动力影响较大,结构时域响应受立柱间距、立柱直径及压水板影响明显。 展开更多

关键词 海上风电 浮式风力机 半潜式基础 动态响应

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风浪夹角对浮式风机水动力及发电效率的影响 被引量：5

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作者 张婧 李铭军 +1 位作者 曹奔 施兴华 《广东海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期120-126,共7页

【目的】研究不共线风浪对于浮式风机基础水动力性能的影响。【方法】利用OrcaFlex软件搭建10 MW风力机、半潜式浮式风机基础和系泊系统的全耦合模型,针对不同风浪夹角下的浮式风机进行数值模拟。【结果与结论】风向角变化对浮式风机基... 【目的】研究不共线风浪对于浮式风机基础水动力性能的影响。【方法】利用OrcaFlex软件搭建10 MW风力机、半潜式浮式风机基础和系泊系统的全耦合模型,针对不同风浪夹角下的浮式风机进行数值模拟。【结果与结论】风向角变化对浮式风机基础运动影响较大,浪流角度的变化对风力机运动影响较小。风向角由0°变化到30°、60°、90°,风机发电效率分别降低11.61%、58.27%、81.69%;浪流角由0°变化到30°、60°、90°,风机发电效率分别降低0.23%、0.69%、0.91%,表明风向角变化会导致浮式风机发电效率明显减弱。 展开更多

关键词 半潜式浮式风机基础 耦合分析 水动力性能 动态响应 风机发电效率

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