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半潜式风机变桨距控制优化研究
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作者 邓森 葛双义 王锋 《水力发电》 CAS 2025年第1期88-92,共5页
以半潜浮式风机为研究对象,应用控制系统仿真软件MATLAB/Simulink和基于水动力和空气动力耦合的FAST软件进行联合仿真计算。以最小化功率波动和抑制平台运动为控制目标,利用人工蚁群算法来对变桨控制的PID控制器参数进行优化,得到了风... 以半潜浮式风机为研究对象,应用控制系统仿真软件MATLAB/Simulink和基于水动力和空气动力耦合的FAST软件进行联合仿真计算。以最小化功率波动和抑制平台运动为控制目标,利用人工蚁群算法来对变桨控制的PID控制器参数进行优化,得到了风浪联合作用下的海上浮式风机变桨距ACO-PID控制器,并将其与基线PI控制器在功率输出、转子转速、叶片桨距角和平台纵摇角参数方面进行了对比分析。结果显示,ACO-PID控制器较好的抑制了功率的波动和平台的纵摇运动,并一定程度的降低了风机主要部位的疲劳载荷,提高了风机结构的安全性,增加了风电机组的使用寿命。 展开更多
关键词 半潜式风机 数值仿真 变桨距控制 人工蚁群算法 动力响应
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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
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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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运维船与半潜式风机平台碰撞过程的物理建模仿真分析
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作者 林治浩 梁海志 +2 位作者 鞠鹏 李守彪 王梦莹 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1221-1229,共9页
随着海上浮式风机的大型化和作业水深的增加,风机运维服务船舶与风机平台之间的碰撞是影响风机安全运营的重要风险之一,而目前已有的研究主要聚焦于固定式海上风机。本文针对运维船与半潜式浮式风机的碰撞问题,基于多体水动力学建立运... 随着海上浮式风机的大型化和作业水深的增加,风机运维服务船舶与风机平台之间的碰撞是影响风机安全运营的重要风险之一,而目前已有的研究主要聚焦于固定式海上风机。本文针对运维船与半潜式浮式风机的碰撞问题,基于多体水动力学建立运维船与半潜式浮式风机的运动方程,并采用物理建模方式模拟浮体间的碰撞力。首先,在时域内模拟因运维船动力定位故障导致其与风机平台的碰撞过程;在此基础上,分析撞击速度、撞击位置等因素对浮体运动响应的影响规律。研究结果表明,碰撞力具有作用时间短、幅值大的特点,其幅值与浮体间的相对速度呈线性关系;因运维船附加质量较小,碰撞对其横摇、艏摇速度影响显著,同时运维船的撞击位置直接决定了浮体动能之间的能量重分配,进而影响碰撞力幅值及浮体运动响应。 展开更多
关键词 运维船 风机 碰撞 物理仿真
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风浪流联合作用下半潜式风机与网箱集成系统耦合动力响应特性 被引量:6
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作者 许仕杰 程正顺 +1 位作者 杨立军 曹群 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第6期66-75,共10页
[目的]旨在研究半潜式风机与网箱集成系统在风浪流作用下的耦合动力特性。[方法]基于自主设计的SJTU-SPIC半潜型漂浮式风机,提出漂浮式风机和网箱集成系统概念并建立数值仿真模型,采用气动−水动−控制−结构−系泊全耦合分析方法,开展风浪... [目的]旨在研究半潜式风机与网箱集成系统在风浪流作用下的耦合动力特性。[方法]基于自主设计的SJTU-SPIC半潜型漂浮式风机,提出漂浮式风机和网箱集成系统概念并建立数值仿真模型,采用气动−水动−控制−结构−系泊全耦合分析方法,开展风浪流联合作用下系统耦合动力响应特性研究。[结果]数值仿真结果表明:加装网箱后会引起更大纵荡运动,但会抑制纵摇运动,有利于提升风机发电稳定性;加装网箱后对系泊载荷和发电功率的影响很小。[结论]半潜型漂浮式风机与网箱集成系统的动力学特性与原半潜型漂浮式风机类似,该集成系统是可行的。 展开更多
关键词 半潜式风机 网箱 动力响应 数值模拟
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考虑多场耦合的碰撞载荷下半潜式风机动力响应 被引量:1
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作者 王禹凯 宋娜 +1 位作者 王加夏 刘昆 《中国海洋平台》 2021年第6期6-13,共8页
以DeepCwind浮式风机为研究对象,确定典型碰撞事故场景,提出一种风-浪-系泊耦合场景下船舶-浮式风机碰撞动态响应数值分析方法。基于FAST程序获得不同海况下半潜式风机的气动推力、水动力参数和系泊张力,再利用LS-DYNA中的Subroutine Lo... 以DeepCwind浮式风机为研究对象,确定典型碰撞事故场景,提出一种风-浪-系泊耦合场景下船舶-浮式风机碰撞动态响应数值分析方法。基于FAST程序获得不同海况下半潜式风机的气动推力、水动力参数和系泊张力,再利用LS-DYNA中的Subroutine Loadud子程序完成加载以实时更新计算水动力载荷,同时考虑系泊载荷和气动载荷的耦合作用。在此基础上,基于LS-DYNA软件开展多场耦合的碰撞载荷作用下浮式风机动力响应研究,分析船舶撞击对浮式风机动力响应的影响。结果显示:撞击船的动能大部分转化为浮式风机的动能,风机浮筒所产生的应力应变主要分布于浮筒的撞击区域,且浮筒的结构应力呈现先增大后减小的趋势。 展开更多
关键词 半潜式风机 船舶碰撞 多场耦合 动力响应 数值仿真
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风机功率对半潜式风机运动性能的影响 被引量:1
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作者 绳结竑 杜昱宏 +3 位作者 戴鹏 徐宏 张健 樊天慧 《中国海洋平台》 2022年第6期9-13,34,共6页
针对DTU 10 MW风机,设计一款新型无横撑半潜式风机基础,并通过调节基础压载使其分别搭载DTU 10 MW和NREL 5 MW两款风机。在此基础上,采用商业软件SESAM/SIMA分别建立气动-水动-伺服-弹性全耦合数值模型。针对正常作业和极端两种典型工况... 针对DTU 10 MW风机,设计一款新型无横撑半潜式风机基础,并通过调节基础压载使其分别搭载DTU 10 MW和NREL 5 MW两款风机。在此基础上,采用商业软件SESAM/SIMA分别建立气动-水动-伺服-弹性全耦合数值模型。针对正常作业和极端两种典型工况,对上述2款浮式风机系统的运动响应进行时域全耦合计算。根据计算结果开展不同风机功率对浮式风机系统整体运动性能的敏感性分析。研究表明:在正常作业工况下,由于风激励的影响,10 MW风机的运动响应比5 MW风机更大;在极端工况下5 MW风机纵摇固有周期更接近波浪周期,导致其纵摇运动比10 MW风机更大。 展开更多
关键词 风机 风机功率 动力响应 全耦合计算
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新型半潜式浮式风机在不同流速下的动力响应特性研究 被引量:5
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作者 乐丛欢 李阔 +1 位作者 张浦阳 丁红岩 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期185-194,共10页
本文提出一种适用于50~120 m水深的新型半潜式浮式风机,用频域法研究浮式平台的水动力特性,通过建立风机-塔筒-浮式平台-系泊系统全耦合分析模型,考虑二阶差频波浪力作用,对其开展风、浪、流联合作用下的时域分析,重点分析不同流速条件... 本文提出一种适用于50~120 m水深的新型半潜式浮式风机,用频域法研究浮式平台的水动力特性,通过建立风机-塔筒-浮式平台-系泊系统全耦合分析模型,考虑二阶差频波浪力作用,对其开展风、浪、流联合作用下的时域分析,重点分析不同流速条件下新型半潜式浮式风机耦合动力响应特性。分析结果表明:新型半潜式浮式风机结构设计合理,其固有周期能较好地避开波浪能量密集的周期范围,有效避免了共振发生;风浪条件一定的情况下,流速增大将使新型半潜式浮式风机的最大纵荡响应和锚链拉力显著增大,但对纵摇和艏摇响应有一定程度的抑制作用。流速变化对基础垂荡运动和发电功率影响较小。 展开更多
关键词 海上风电 风机 流速 耦合动力响应
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半潜式基础漂浮式风机拖带技术研究 被引量:2
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作者 李远扬 《珠江水运》 2023年第6期55-57,共3页
随着海上风电的不断发展,漂浮式风机将逐步成为主流的海上风机形式。半潜式基础是漂浮式风机主要基础形式之一,具有适用性强、安装方便、部署灵活、整体风险较低的优点,拥有广阔的发展和应用前景,而漂浮式风机整体拖带是项目实施的重点... 随着海上风电的不断发展,漂浮式风机将逐步成为主流的海上风机形式。半潜式基础是漂浮式风机主要基础形式之一,具有适用性强、安装方便、部署灵活、整体风险较低的优点,拥有广阔的发展和应用前景,而漂浮式风机整体拖带是项目实施的重点、难点和主要风险点。本文以典型的半潜式基础漂浮式风机为例,开展了对半潜式基础漂浮式风机海上拖带浮运计算研究,制定拖带船队编组方案,并提出了拖带安全管控措施,解决了半潜式基础漂浮式风机拖带作业中诸多技术问题,为相关技术研发和工程项目实施提供参考。 展开更多
关键词 海上风电 基础漂浮风机 拖带施工技术
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半潜式浮式风电平台立柱波面爬升特性试验 被引量:1
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作者 赵战华 吴澜 +1 位作者 匡晓峰 周舒旎 《中国海洋平台》 2023年第2期31-35,共5页
以新型3立柱半潜式浮式风机平台为研究对象,建立全耦合物理水池试验模型。采用水池模型试验对浮式风电平台各立柱附近波面爬升特性进行研究。结果表明:在线性频域范围内,当波浪周期小于17 s时立柱波面爬升幅值响应不受浪向影响;叶片旋... 以新型3立柱半潜式浮式风机平台为研究对象,建立全耦合物理水池试验模型。采用水池模型试验对浮式风电平台各立柱附近波面爬升特性进行研究。结果表明:在线性频域范围内,当波浪周期小于17 s时立柱波面爬升幅值响应不受浪向影响;叶片旋转和塔筒耦合谐振激励对波面爬升没有显著影响;最小气隙主要发生在背浪向立柱,并且受系泊缆分布不对称影响。 展开更多
关键词 风机 立柱 波面爬升 水池试验
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