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基于性能相似的浮式风力机水池模型试验叶片设计方法研究 被引量:1
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作者 郭子伟 何炎平 +2 位作者 赵永生 孟龙 陈哲 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期50-56,共7页
大型海上浮式风力机在Froude相似环境下进行模型试验时,模型叶片因尺度效应影响难以满足推力要求.以一款6MW海上浮式风力机为例,介绍了一种设计模型叶片方法以满足水池模型试验要求.在Matlab中,利用模式搜索法优化工具包,结合美国可再... 大型海上浮式风力机在Froude相似环境下进行模型试验时,模型叶片因尺度效应影响难以满足推力要求.以一款6MW海上浮式风力机为例,介绍了一种设计模型叶片方法以满足水池模型试验要求.在Matlab中,利用模式搜索法优化工具包,结合美国可再生能源实验室(NREL)的全耦合软件FAST,借助广义动态尾流(GDW)理论重新设计了一款模型叶片,并对所设计的叶片进行了数值计算和CFD计算.计算结果能满足模型试验多种工况的推力要求,表明了该方法的可行性. 展开更多
关键词 海上浮式风力机 水池模型试验 GDW MATLAB 叶片设计
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浮式风机水池模型试验与仿真对比分析 被引量:2
2
作者 李辉 侯承宇 +3 位作者 钱权 杨微 罗京 刘升 《新能源进展》 2022年第6期565-572,共8页
为研究浮式风机动力特性以及验证数值仿真的准确性,以中国海装半潜型浮式风机参数为基础,阐述水池模型试验过程和环境工况,重点对试验与数值仿真结果进行对比分析。结果表明,采用推力相似和弗劳德数相似的水池试验方法可以满足验证浮式... 为研究浮式风机动力特性以及验证数值仿真的准确性,以中国海装半潜型浮式风机参数为基础,阐述水池模型试验过程和环境工况,重点对试验与数值仿真结果进行对比分析。结果表明,采用推力相似和弗劳德数相似的水池试验方法可以满足验证浮式风机仿真模型的准确性。半潜型浮式风机低频运动响应明显,气动阻尼对共振响应可以起到抑制作用,横荡运动与横摇运动方向上具有较强的耦合现象。塔筒载荷能量主要位于低频段、波频段和风轮1P频率处,其中低频区主要受风载荷控制,波频区主要受波浪控制。 展开更多
关键词 浮式风机 水池模型试验 数值仿真 低频 波频
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半潜型浮式风电装备水池模型试验 被引量:1
3
作者 李辉 钱权 +3 位作者 董晔弘 杨微 罗京 刘升 《船海工程》 北大核心 2023年第6期116-121,共6页
为了探讨浮式风电装备固有特性、验证数值耦合仿真方法和一体化模型的准确性,以中国海装半潜型浮式风电装备参数为基础,进行全实物水池模型试验,介绍模型各部分设计的关键要素及环境条件的校对方法,对浮式风电装备固有特性结果与数值仿... 为了探讨浮式风电装备固有特性、验证数值耦合仿真方法和一体化模型的准确性,以中国海装半潜型浮式风电装备参数为基础,进行全实物水池模型试验,介绍模型各部分设计的关键要素及环境条件的校对方法,对浮式风电装备固有特性结果与数值仿真模型进行对比分析,结果表明:采用重构叶片保证推力相似和叶尖速比相似能够解决雷诺数不相似的问题,但叶片质量分布与惯量控制较为困难,试验风场质量好坏,直接影响风轮推力标定是否满足要求,机组发电状态会增加系统的阻尼水平,在固有周期附近,会降低RAO峰值。 展开更多
关键词 浮式风电装备 水池模型试验 推力相似 RAO
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漂浮式垂直轴风机水池试验模型设计
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作者 丁时空 程正顺 +2 位作者 江莹莹 潘艳桥 肖龙飞 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第12期68-73,共6页
为开展漂浮式垂直轴风机水池缩尺模型试验,以自主设计的5MW漂浮式垂直轴风机为原型,在满足几何相似、质量相似和傅汝德相似的基础上,设计并制作了一套缩尺比为1∶50的浮式垂直轴风机缩尺试验模型,包括叶片、横撑、塔架、风机驱动装置等... 为开展漂浮式垂直轴风机水池缩尺模型试验,以自主设计的5MW漂浮式垂直轴风机为原型,在满足几何相似、质量相似和傅汝德相似的基础上,设计并制作了一套缩尺比为1∶50的浮式垂直轴风机缩尺试验模型,包括叶片、横撑、塔架、风机驱动装置等。模型叶片设计基于风机气动性能相似,以考虑不同雷诺数条件下原始翼型的气动性能差异;风机驱动装置固定在塔底并与平台上部相连,能驱动风机转子以目标转速平稳运行。此外,该试验模型搭载了六分力传感器、光纤光栅传感器等测量设备,并通过引入滑环装置,解决了传感器线缆在旋转时与底部固定结构的运动干扰问题,实现了旋转模型塔底及叶片、横撑上的载荷测量,可为漂浮式垂直轴风机缩尺模型试验的开展提供参考。 展开更多
关键词 浮式垂直轴风机 水池模型试验 模型设计 载荷测量 驱动装置
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漂浮式柔性管流致振动响应特性试验研究
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作者 师圣煜 任浩杰 +5 位作者 张鹏 胡滕艳 任浩 张萌萌 程顺钊 李航 《中国海上油气》 北大核心 2025年第4期221-230,共10页
漂浮式柔性管作为海洋工程领域常见的结构物,受自由表面等非线性因素的影响,流致振动力学特性十分复杂。为揭示其流致振动响应特征,开展了系列漂浮式半浸没柔性管拖曳水池模型试验。基于分布式光纤光栅测量技术,获取了柔性管多点动态应... 漂浮式柔性管作为海洋工程领域常见的结构物,受自由表面等非线性因素的影响,流致振动力学特性十分复杂。为揭示其流致振动响应特征,开展了系列漂浮式半浸没柔性管拖曳水池模型试验。基于分布式光纤光栅测量技术,获取了柔性管多点动态应变响应,采用模态分析法重构获取了柔性管流致振动位移响应,系统观测了漂浮式柔性管流致振动的幅值特性、主导频率、时频特性。结果表明:漂浮式柔性管满溢状态可分为非满溢、间歇性满溢和连续性满溢3种,三者之间临界傅汝德数为0.91和1.92;间歇性满溢区流致振动响应较为稳定显著,横流向平均向下位移响应较大,最大平均位移达0.87D;顺流向流致振动较为剧烈,最大响应幅值达0.55D;在间歇性满溢和连续性满溢状态时,漂浮式柔性管在两方向主导频率呈一倍频关系。本研究揭示了漂浮式柔性管的流致振动响应特性,为未来漂浮式柔性管的设计及运维提供了理论参考。 展开更多
关键词 漂浮式柔性管 水池模型试验 满溢状态 傅汝德数 流致振动 位移响应
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波流共同作用下渔港围油栏升迁与转动运动试验研究
6
作者 雷鹏 《河北渔业》 2025年第4期5-7,共3页
为给渔港工程中围油栏设计与选型提供技术支持,采用水池物理模型试验的方法开展渔港围油栏运动特性研究,分析水流、波高、波周期对围油栏升迁与转动运动的影响。试验结果表明,波浪是影响围油栏升迁和转动运动的主要外部环境因素。在波... 为给渔港工程中围油栏设计与选型提供技术支持,采用水池物理模型试验的方法开展渔港围油栏运动特性研究,分析水流、波高、波周期对围油栏升迁与转动运动的影响。试验结果表明,波浪是影响围油栏升迁和转动运动的主要外部环境因素。在波流共同作用下,波高对围油栏升迁和转动运动有促进作用,波周期有抑制作用,围油栏升迁和转动运动响应幅值基本同波高和波周期成线性关系。 展开更多
关键词 水池物理模型试验 渔港围油栏 升迁与转动
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海洋工程试验的浮式风力发电机模型设计 被引量:14
7
作者 张琦 彭志科 +1 位作者 寇雨丰 田新亮 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2019年第6期9-12,17,共5页
应用相似原理及机械工程与结构设计方法开发并制造了完全满足几何相似与傅如德(Froude)相似的1 ∶50 NREL 5 MW风机试验缩尺模型。模型风机可用于衡量不同风速下风机转速、转矩、推力,以及叶片局部受载情况;同时实现了可精确模拟风机塔... 应用相似原理及机械工程与结构设计方法开发并制造了完全满足几何相似与傅如德(Froude)相似的1 ∶50 NREL 5 MW风机试验缩尺模型。模型风机可用于衡量不同风速下风机转速、转矩、推力,以及叶片局部受载情况;同时实现了可精确模拟风机塔影效应的“风机-塔架”一体式模型设计,解决了线束干扰等问题。该缩尺模型风机为准确评估浮式风力发电机性能提供了基础。 展开更多
关键词 浮式风力发电机 水池模型试验 相似律 模型设计
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浮式风机平台拖航阻力与运动响应研究
8
作者 孙召才 黄松兴 +1 位作者 张文耀 陈超核 《船海工程》 北大核心 2025年第3期166-172,180,共8页
基于CFD对某浮式风机平台的拖航阻力进行数值预报,计算单平台基础拖航和包含风机一体化拖航两种工况下的静水阻力,并与模型试验相对比,以验证CFD数值模拟方法预报浮式风机平台阻力的可靠性。还基于CFD计算拟合得到阻力系数输入到势流软... 基于CFD对某浮式风机平台的拖航阻力进行数值预报,计算单平台基础拖航和包含风机一体化拖航两种工况下的静水阻力,并与模型试验相对比,以验证CFD数值模拟方法预报浮式风机平台阻力的可靠性。还基于CFD计算拟合得到阻力系数输入到势流软件AQWA中,计算平台一体化拖航在迎浪中的运动响应。结果表明,CFD数值模拟方法能较准确地预报平台拖航阻力,精度满足工程应用需要,采用正向拖航的方式有利于降低拖航阻力,平台在波浪中的运动较为平稳。 展开更多
关键词 浮式风机平台 计算流体力学 重叠网格 水池模型试验 拖航阻力
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深吃水干树半潜式生产平台设计方案
9
作者 高巍 李元芳 +2 位作者 谢文会 吕柏呈 吕海宁 《中国海上油气》 北大核心 2025年第5期183-192,共10页
受限于极端海况与复杂开发条件,传统浮式平台因高成本与低适应性难以满足南海深水油气开发需求。基于此,提出了一种深吃水干树半潜式生产平台方案,通过融合连续浮箱结构与平面转向立柱设计,保证平台良好运动性能的同时具备工程可行性与... 受限于极端海况与复杂开发条件,传统浮式平台因高成本与低适应性难以满足南海深水油气开发需求。基于此,提出了一种深吃水干树半潜式生产平台方案,通过融合连续浮箱结构与平面转向立柱设计,保证平台良好运动性能的同时具备工程可行性与较少钢材用量优势。结合南海百年一遇台风条件,运用Sesam-Wadam水动力分析模块和OrcaFlex时域耦合软件开展时域耦合分析,系统评估了平台在极端海况下的六自由度运动响应特性。数值模拟与1∶60缩尺比水池模型试验对比表明:平台升沉固有周期达24.5 s,有效避开了波浪能量集中频段,在生存工况下模型试验测试升沉幅值为2.76 m,纵摇角为4.16°;立管动态冲程优化至4.965 m,综合水位变化与安装误差的总冲程为8.65 m,满足设计要求;工程实施方面,采用组块浮托安装技术,实现船体与17000 t组块的安全集成,形成完整的技术方案体系,为南海500 m级深水油气田开发提供了兼具技术可行性与较优经济性的解决方案,具备推广应用价值。 展开更多
关键词 干树半潜式浮式生产平台 连续浮箱结构 平面转向立柱设计 数值模拟 水池模型试验 南海深水
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LNG运输船旁靠FLNG卸载作业时的水动力性能试验 被引量:16
10
作者 徐乔威 胡志强 +1 位作者 谢彬 赵晶瑞 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期112-119,126,共9页
针对LNG(液化天然气)运输船旁靠FLNG(浮式液化天然气生产储存装置)进行卸载作业时两船间存在复杂的水动力响应问题开展了水池模型试验,研究了不同载况下FLNG、LNG运输船的运动响应与相对运动特性以及旁靠定位系统连接缆与防碰垫的受力情... 针对LNG(液化天然气)运输船旁靠FLNG(浮式液化天然气生产储存装置)进行卸载作业时两船间存在复杂的水动力响应问题开展了水池模型试验,研究了不同载况下FLNG、LNG运输船的运动响应与相对运动特性以及旁靠定位系统连接缆与防碰垫的受力情况,并分析了斜浪对两船相对运动、旁靠定位系统连接缆与防碰垫的受力和系泊定位系统锚链受力的影响。结果表明:两船的艏摇一致性较好;横荡和纵荡存在较明显的相对运动,相对横荡运动波频运动特性明显,相对纵荡运动低频运动特性明显且幅值更大;风和波浪的夹角变化对于两船相对运动和旁靠系统所承受载荷有一定的影响,而且斜浪工况下两船相对运动和承受载荷都更加明显。这些研究结论可为LNG运输船旁靠FLNG卸载作业以及未来FLNG的设计提供参考。 展开更多
关键词 FLNG LNG运输船 旁靠卸载 水动力性能 水池模型试验
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世越号起吊姿态敏感性分析与方案选择 被引量:5
11
作者 姚宗 蒋岩 +1 位作者 王伟平 陈世海 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2018年第2期135-142,148,共9页
韩国世越号打捞是世界上首次利用托底钢梁原状态整体起吊难船出水的工程。客滚难船装载的货物容易在沉没后发生移位,上层建筑长时间沉没海底后发生泥沙淤积导致难以准确估计整船的重量重心及浮力浮心的位置。利用水池模型试验和数值计... 韩国世越号打捞是世界上首次利用托底钢梁原状态整体起吊难船出水的工程。客滚难船装载的货物容易在沉没后发生移位,上层建筑长时间沉没海底后发生泥沙淤积导致难以准确估计整船的重量重心及浮力浮心的位置。利用水池模型试验和数值计算两种方法分别对大型浮吊船单臂架打捞法和双驳船抬吊打捞法进行了难船姿态受重心位置偏移的敏感性分析。水池模型试验中发现,用大型浮吊船单臂架打捞法,世越号的姿态受其重心位置偏移非常敏感,容易发生侧翻;而用双驳船抬吊打捞法,世越号的姿态受其重心位置的影响非常有限,难船和抬浮驳船都可以保持一个较好的姿态。对比水池模型试验的结果,由于难以计及托底钢梁的翘动和滑动现象,数值计算中得到的难船起吊姿态值偏小。双驳船抬吊打捞法被选为打捞世越号的施工方案,其对难船重心位置偏移不敏感的特性得到了现场实证。这个特点为世越号的成功打捞出水起到了关键作用。 展开更多
关键词 世越号 打捞 姿态 抬浮驳船 浮吊船 水池模型试验
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浮式液化天然气储存装置单点系泊水动力特性分析 被引量:8
12
作者 谢志添 杨建民 +2 位作者 胡志强 谢彬 王俊荣 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期96-101,共6页
针对设计的计划作业于南海1 500 m水深海域的浮式液化天然气储存装置(FLNG),开展了水池模型试验和数值计算分析,模拟了南海的环境条件,采集了单点系泊下的FLNG船体六自由度运动以及系泊锚链顶端载荷时历,在频域和时域范围对FLNG水动力... 针对设计的计划作业于南海1 500 m水深海域的浮式液化天然气储存装置(FLNG),开展了水池模型试验和数值计算分析,模拟了南海的环境条件,采集了单点系泊下的FLNG船体六自由度运动以及系泊锚链顶端载荷时历,在频域和时域范围对FLNG水动力特性以及舱内液体晃荡对FLNG的影响进行了研究,结果表明:在频域分析中,舱内液体晃荡使得FLNG的横摇运动在波频范围表现出较固体装载更小的运动响应;在时域分析中,舱内液体晃荡在南海一年一遇海况下加剧了FLNG的横摇运动;在百年一遇海况下削弱了该型FLNG的横摇运动;舱内液体晃荡对FLNG的纵摇、垂荡、纵荡、横荡以及艏摇运动影响较小。在此基础上,提出了系泊系统优化方案并进行了数值计算研究,认为在满足一定安全裕度的条件下能够通过减少系泊锚链数目显著降低建造成本,这对现阶段FLNG的自主设计提供了一定的参考依据。 展开更多
关键词 浮式液化天然气储存装置 单点系泊 水动力特性 水池模型试验 数值计算
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非接触式海洋模拟平台测量技术研究 被引量:2
13
作者 沈海滨 杜海 +1 位作者 李木国 邓姿 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期68-75,共8页
针对海洋模拟平台接触式测量方法精度低的问题,提出了适用于"海洋移动式平台"水池模型试验的非接触式测量方法并详细阐述了实时异步触发同步抓取图像功能的实现及两步法标定过程。该方法基于机器视觉原理使用双CCD进行平台的... 针对海洋模拟平台接触式测量方法精度低的问题,提出了适用于"海洋移动式平台"水池模型试验的非接触式测量方法并详细阐述了实时异步触发同步抓取图像功能的实现及两步法标定过程。该方法基于机器视觉原理使用双CCD进行平台的运动监测,利用标定内外参数来重构物体空间坐标,并由此分解浮体六自由度运动的信息。最后给出了测试结果。结果表明:所提算法在分析精度方面有了较大的提高。 展开更多
关键词 海洋模拟平台 非接触测量 机器视觉 浮体六自由度运动 水池模型试验
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基于CFD的单体复合船水动力性能分析 被引量:4
14
作者 黄松兴 焦甲龙 +1 位作者 孙树政 陈超核 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期105-111,共7页
为了研发高耐波性新船型,本文提出了加装艏部附体的深V复合船型,并以常规圆舭船型为对照船型,通过CFD数值计算和水池模型试验对2种船型的水动力性能进行了对比分析。采用STAR-CCM+软件基于重叠网格技术及VOF方法建立相应数值水池模型,... 为了研发高耐波性新船型,本文提出了加装艏部附体的深V复合船型,并以常规圆舭船型为对照船型,通过CFD数值计算和水池模型试验对2种船型的水动力性能进行了对比分析。采用STAR-CCM+软件基于重叠网格技术及VOF方法建立相应数值水池模型,计算分析了2种船型的横摇阻尼、静水阻力和在规则波中的运动响应。此外,基于数值方法优化所得到的圆舭船型和深V船型方案,制作了相应缩尺模型并开展了拖曳水池模型试验以对比和验证数值结果。研究表明:加装减摇附体的深V复合船的阻力性能与圆舭船型相当,其在波浪中的垂荡和纵摇运动稳定性明显提高,显著提高了深V复合船的综合航行性能。 展开更多
关键词 单体复合船 艏部附体 水池模型试验 耐波性 静水阻力 计算流体动力学 重叠网格 流体体积法
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新型干树半潜式平台运动性能研究 被引量:3
15
作者 韩旭亮 谢文会 +1 位作者 邓小康 武旭 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期189-194,共6页
为了经济有效地开发南海深远海天然气田,设计研发了一型适用于南海深水环境条件的新型干树半潜式平台,采用伸缩立柱的柔性连接将上部平台主体和下部浮箱垂荡板相连,从而使平台具有优良的水动力运动性能。介绍了该平台整体概况及各项基... 为了经济有效地开发南海深远海天然气田,设计研发了一型适用于南海深水环境条件的新型干树半潜式平台,采用伸缩立柱的柔性连接将上部平台主体和下部浮箱垂荡板相连,从而使平台具有优良的水动力运动性能。介绍了该平台整体概况及各项基本参数,并基于三维势流理论,采用时域耦合计算分析方法,对新型干树半潜式平台运动性能分别开展了数值模拟和水池模型试验的对比分析。结果表明:新型干树半潜式平台运动性能的数值模拟结果和模型试验结果吻合度较好,且均满足相关要求,可以用于中国南海深水气田,实现干树采油。该新型平台为中国南海凝析油天然气田的开发提供了一种新的开发平台型式。 展开更多
关键词 南海深水气田 干树半潜式平台 伸缩立柱 运动性能 数值模拟 水池模型试验
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A nonlinear hydroelastic method considering wave memory effect for ship load responses in irregular waves
16
作者 陈占阳 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第9期2058-2070,共13页
Since the amplitude and frequency of irregular waves change with time,great difficulties are brought for solving ship load responses in random waves.To take the effect of various frequencies of irregular waves into co... Since the amplitude and frequency of irregular waves change with time,great difficulties are brought for solving ship load responses in random waves.To take the effect of various frequencies of irregular waves into consideration in load responses of hull,the wave memory effect is necessary.A semi-analytical method is introduced for the time-domain retardation functions,and then a nonlinear hydroelastic method considering memory effect for ships in irregular waves is proposed.Segmented self-propelling model experiments of a container ship were carried out in a towing tank,a ship motion measuring device for self-propelling model test was designed.Whipping responses of the ship in regular and irregular waves are analyzed.Finally,the calculation results are compared with those measured by segmented model experiments,and the result indicates that the memory effect has little effect on load responses of ship in regular waves,but pronounced effect on results in irregular waves.Moreover,the presented method is reasonable for the prediction of ship load responses in irregular waves. 展开更多
关键词 HYDROELASTICITY memory effect retardation function segmented self-propelling model test irregular waves
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