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浮式风机风载荷与浮式基础运动相互影响研究 被引量:2
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作者 杨林林 李红涛 +3 位作者 唐广银 林子赫 李焱 刘利琴 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第1期56-62,共7页
本文定量研究浮式风机系统风载荷与浮式基础运动间的相互影响。建立了浮式风力机系统一体化耦合动力学分析模型,对比分析了风载荷对系缆力、浮式基础运动、机舱加速度的影响及浮式基础运动对叶片相对流速、叶片推力和发电功率的影响。... 本文定量研究浮式风机系统风载荷与浮式基础运动间的相互影响。建立了浮式风力机系统一体化耦合动力学分析模型,对比分析了风载荷对系缆力、浮式基础运动、机舱加速度的影响及浮式基础运动对叶片相对流速、叶片推力和发电功率的影响。结果表明,风载荷显著影响浮式基础纵荡/纵摇平均值,对其标准差影响较小;风载荷对系缆力的平均值和标准差都有一定影响,而机舱加速度受风载荷的影响并不大;浮式基础运动对叶片相对风速的标准差有显著影响,离轮毂越远位置的相对风速受基础运动影响越大,这导致浮式风机叶片推力和发电功率有很大波动。为保证平稳发电,对浮式风机控制设计时,需考虑浮式基础运动的影响。 展开更多
关键词 浮式风机 耦合分析 风载荷影响 浮式基础运动影响
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半潜型风电浮式基础运动特性试验研究 被引量:18
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作者 刘中柏 唐友刚 +3 位作者 王涵 杨钢 林维学 李嘉文 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期51-56,共6页
针对5 MW海上风机半潜型浮式基础的运动特性进行模型试验研究,考虑系泊线、塔柱及叶片,采用1∶50的比例制作浮式基础在内的风机系统模型,设计加工了人工风场产生风载荷。通过无接触式光学六自由度三维运动测量仪测量模型在风浪联合作用... 针对5 MW海上风机半潜型浮式基础的运动特性进行模型试验研究,考虑系泊线、塔柱及叶片,采用1∶50的比例制作浮式基础在内的风机系统模型,设计加工了人工风场产生风载荷。通过无接触式光学六自由度三维运动测量仪测量模型在风浪联合作用下的运动响应,测试不同海况、不同风速下的风机系统运动响应,得到了风机系统的固有运动特性,幅频响应特性,以及定常风对浮式风机纵荡、垂荡、纵摇的影响规律。通过实验结果,评估了风机浮式基础在不同海况下的发电作业和生存能力。 展开更多
关键词 海上风电 半潜型浮式基础 模型试验 幅频响应
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半潜型风机浮式基础设计及幅频运动特性研究 被引量:17
3
作者 曹菡 唐友刚 +1 位作者 陶海成 秦尧 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2013年第2期61-67,共7页
针对5MW海上风机,进行了半潜型浮式基础的概念设计,研究了其幅频运动特性。考虑风机浮式基础的稳性和运动要求,对浮式基础的构件进行设计,并进行舱室划分;考虑叶片产生的气动载荷影响以及风载荷作用,计算分析风机浮式基础的完整稳性及... 针对5MW海上风机,进行了半潜型浮式基础的概念设计,研究了其幅频运动特性。考虑风机浮式基础的稳性和运动要求,对浮式基础的构件进行设计,并进行舱室划分;考虑叶片产生的气动载荷影响以及风载荷作用,计算分析风机浮式基础的完整稳性及破舱稳性;考虑浮式基础构件及压水板的粘性阻尼,计算浮式基础的幅频运动响应特性。计算结果表明,设计的浮式基础运动性能满足风机发电作业的要求。 展开更多
关键词 海上风机 半潜型浮式基础 完整稳性 破舱稳性 幅频响应
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海上风电机组浮式基础结构综述 被引量:20
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作者 周绪红 王宇航 邓然 《中国电力》 CSCD 北大核心 2020年第7期100-105,112,共7页
随着中国对可再生清洁能源需求的逐步增加,近海风电能源的开发将逐渐趋于饱和,海上风电走向远海、深海区域是必然趋势。浮式基础结构的研发和工程应用,是推进海上风电向远海、深海区域发展的关键技术措施。对海上风电机组浮式基础结构... 随着中国对可再生清洁能源需求的逐步增加,近海风电能源的开发将逐渐趋于饱和,海上风电走向远海、深海区域是必然趋势。浮式基础结构的研发和工程应用,是推进海上风电向远海、深海区域发展的关键技术措施。对海上风电机组浮式基础结构的适用水深范围、基本形式、系泊系统、制作与安装进行全面综述,旨在为中国发展远海、深海风电提供技术参考。 展开更多
关键词 海上风机 浮式基础 系泊系统 单立柱式 半潜式 张力腿式
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新型浮式基础的海上风机系统动力响应研究 被引量:18
5
作者 刘利琴 韩袁昭 +1 位作者 肖昌水 袁瑞 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期19-26,共8页
概念性地设计了一种新型半潜—Spar混合浮式基础,以5 MW水平轴风机为例,研究了该新型浮式基础支撑的浮式风力机系统的动力响应。基于三维势流理论和Morison公式,应用SESAM软件建立浮式基础模型,在频域内计算了该浮式基础的水动力参数和... 概念性地设计了一种新型半潜—Spar混合浮式基础,以5 MW水平轴风机为例,研究了该新型浮式基础支撑的浮式风力机系统的动力响应。基于三维势流理论和Morison公式,应用SESAM软件建立浮式基础模型,在频域内计算了该浮式基础的水动力参数和响应算子,分析了浮式基础的运动性能。考虑叶片气动载荷和浮式基础波浪载荷,应用FAST软件对风机—浮式基础系统进行时域计算,分析风力机系统的运动性能。结果显示,该浮式基础运动幅值较小,具有良好的运动性能。 展开更多
关键词 海上风机 新型混合浮式基础 动力响应 系泊系统 波浪载荷
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风浪流荷载下基于AQWA的海上Spar型浮式基础稳定性分析 被引量:3
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作者 徐旭 丁刚 姚文娟 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第5期145-152,共8页
为了解决现阶段可再生能源利用的问题,实现深海风能的有效利用,针对设计出的OC3-Hywind 5MW Spar型浮式平台基础部分在风浪流荷载下的稳定性问题进行研究。利用ANSYS中的水动力模块(AQWA)分别对结构进行频域以及时域耦合运动响应仿真模... 为了解决现阶段可再生能源利用的问题,实现深海风能的有效利用,针对设计出的OC3-Hywind 5MW Spar型浮式平台基础部分在风浪流荷载下的稳定性问题进行研究。利用ANSYS中的水动力模块(AQWA)分别对结构进行频域以及时域耦合运动响应仿真模拟,比较分析了不同工况下浮式结构各个自由度下的运动响应值,以及配重块在系泊不同位置处对结构运动响应值及系泊力的影响情况。结果表明:在不同工况作用下的浮式结构在纵摇自由度方向上的运动响应极值主要受风荷载影响,随着风速增大,响应极值也随之增大,在其他自由度上的响应极值受风、浪荷载影响较小;改变配重块在系泊缆上的悬挂位置对浮式基础在纵摇和首摇自由度方向的运动有着显著影响,并且随着配重块距离锚固点越近,响应值越大,越不利于浮式基础的稳定;未悬挂配重块的系泊力高于悬挂了配重块的系泊力,随着配重块悬挂位置离锚固点越远,系泊力越小,越能保证浮式基础在恶劣海况条件下的稳定性。 展开更多
关键词 浮式基础 稳定性分析 风浪流荷载 AQWA 动力响应 系泊力
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考虑Spar型浮式基础粘性阻尼作用浮式垂直轴风机运动性能研究(英文)
7
作者 刘利琴 赵海祥 +1 位作者 赵晶瑞 郭颖 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期1110-1121,共12页
本文研究了5MWΦ型达里厄浮式垂直轴风力机的运动性能.浮式基础为具有垂荡板的Spar型浮式基础,使用CFD(计算流体动力学)方法计算了基础的粘性阻尼;建立了浮式风机系统的纵荡、垂荡和纵摇非线性耦合动力学方程;通过三个典型算例,评估了... 本文研究了5MWΦ型达里厄浮式垂直轴风力机的运动性能.浮式基础为具有垂荡板的Spar型浮式基础,使用CFD(计算流体动力学)方法计算了基础的粘性阻尼;建立了浮式风机系统的纵荡、垂荡和纵摇非线性耦合动力学方程;通过三个典型算例,评估了浮式风机系统的动力性能,分析了气动载荷对浮式风机系统的运动影响.结果表明,该浮式风机系统的纵荡、垂荡及纵摇运动幅值均较小;由于风机叶片弦长较大,风机叶片承受较大的气动载荷,Case 2中风机系统纵荡和纵摇运动的均值较大. 展开更多
关键词 浮式风力机 桁架式Spar式浮式基础 垂直轴风力机 动力响应
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新型浅吃水浮式基础风力机动力响应研究 被引量:7
8
作者 张靖晨 李焱 +2 位作者 唐友刚 曲晓奇 黄俊辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期378-383,共6页
针对水深70 m海域提出一种新型浅吃水浮式风力机的概念设计,并进行动力特性分析。建立浮式风力机系统的气动-水动-系泊耦合的非线性动力学分析模型,基于叶素-动量理论计算气动载荷,采用势流理论计算水动力载荷,采用三维有限元动力分析... 针对水深70 m海域提出一种新型浅吃水浮式风力机的概念设计,并进行动力特性分析。建立浮式风力机系统的气动-水动-系泊耦合的非线性动力学分析模型,基于叶素-动量理论计算气动载荷,采用势流理论计算水动力载荷,采用三维有限元动力分析模型计算系泊缆张力,利用Matlab开发相应的数值计算工具,研究新型浅吃水浮式风力机的运动性能。结果表明,新型浅吃水浮式基础风力机可在70 m水深海域支撑5 MW风力机的正常运行,同时增大底部减动结构直径可有效减小基础纵摇运动和系泊缆张力,从而提高风力机系统的安全性和稳定性。 展开更多
关键词 海上风力机 数值分析 动力响应 浅吃水浮式基础
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水面漂浮式光伏电站浮式基础结构分析研究 被引量:11
9
作者 潘霄 曾杰 +2 位作者 李德 朱宜飞 陈卫鹏 《人民长江》 北大核心 2017年第20期80-85,95,共7页
因土地资源稀缺,传统地面光伏电站开发受到极大限制,如何有效克服陆地光伏行业发展的瓶颈,成为新能源行业亟待解决的问题,水面漂浮式光伏电站的出现解决了传统光伏发电领域土地短缺的难题。针对水面漂浮式光伏电站中最为重要的浮式基础... 因土地资源稀缺,传统地面光伏电站开发受到极大限制,如何有效克服陆地光伏行业发展的瓶颈,成为新能源行业亟待解决的问题,水面漂浮式光伏电站的出现解决了传统光伏发电领域土地短缺的难题。针对水面漂浮式光伏电站中最为重要的浮式基础,利用有限元分析软件对其开展了模态分析和不同波浪载荷条件下的结构分析。根据分析结果,指导了浮式基础在具体应用中的设计和制造,实践效果理想,验证了基础结构分析的可靠性。 展开更多
关键词 浮式基础 结构分析 模态分析 波浪荷载 水面漂浮式光伏电站
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水面漂浮式光伏电站浮式基础动态稳定性分析 被引量:8
10
作者 曾杰 李德 +1 位作者 陈卫鹏 朱宜飞 《人民长江》 北大核心 2018年第2期79-83,共5页
传统地面光伏电站开发受土地资源稀缺限制,极大阻碍了光伏发电技术的发展,如何有效解决光伏发电领域土地资源短缺的限制,成为光伏行业亟需解决的问题。水面漂浮式光伏电站可布置于江河海域的水面,摆脱了传统光伏发电受制于土地资源的影... 传统地面光伏电站开发受土地资源稀缺限制,极大阻碍了光伏发电技术的发展,如何有效解决光伏发电领域土地资源短缺的限制,成为光伏行业亟需解决的问题。水面漂浮式光伏电站可布置于江河海域的水面,摆脱了传统光伏发电受制于土地资源的影响,日益成为竞相投资的领域。活式基础作为水面漂浮式光伏电站中最为重要的部分,如何保证浮式基础在不同风浪载荷下的动态稳定性显得尤为关键。采用有限元分析软件分析了在不同风浪载荷下浮式基础的动态稳定性。分析结论与实际运行情况表明,漂浮式基础在波浪荷载作用下4个角属于荷载集中区,在设计中应予以加强。相关分析成果已成功应用于某实际项目中,验证了分析方法的可行性。 展开更多
关键词 水面漂浮式光伏电站 浮式基础 动态稳定性 波浪荷载 有限元分析
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调谐多液柱阻尼器对浮式风机基础的减摇特性研究
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作者 窦朋 王志东 +1 位作者 凌宏杰 徐晓森 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期513-526,共14页
建立调谐多液柱阻尼器(TLMCD)与浮式基础的缩尺模型,在水池内开展试验,研究规则波激励下TLMCD对浮式基础纵摇运动响应的控制效果;同时利用OpenFOAM建立数值模型并进行验证,从流场、水动力载荷、浮体运动姿态和阻尼力做功等方面,分析TLMC... 建立调谐多液柱阻尼器(TLMCD)与浮式基础的缩尺模型,在水池内开展试验,研究规则波激励下TLMCD对浮式基础纵摇运动响应的控制效果;同时利用OpenFOAM建立数值模型并进行验证,从流场、水动力载荷、浮体运动姿态和阻尼力做功等方面,分析TLMCD与浮式基础耦合的作用机理。结果表明:TLMCD在共振激励下的减摇效果最佳,2%质量比的液体可以降低浮体在共振激励下最大纵摇响应的10.84%~18.53%,在0.9<T/T0<1.1范围内TLMCD能实现至少7.32%以上的减摇效果;共振条件下液舱晃荡产生的水动力做正功的时间占比为89.52%,液柱内液体的晃荡周期性为浮体提供反向的阻尼力矩。 展开更多
关键词 TLMCD 浮式风机基础 模型试验 数值模拟
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漂浮式风电场的基础形式和发展趋势 被引量:10
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作者 段金辉 李峰 +1 位作者 王景全 程建生 《中国工程科学》 2010年第11期66-70,共5页
阐述了海上风电场的分类,并对漂浮式风电场风电机组的浮式基础作了详细的介绍。随着风电开发技术的成熟,风机容量大型化、垂直轴风机的应用及建立非并网风电多元化应用系统将是以后漂浮式风电场发展的趋势。
关键词 浮式风电场 浮式基础 垂直轴风机 非并网风电
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Truss Spar结构浮式风机基础总体强度分析 被引量:2
13
作者 孙寅博 窦培林 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第7期107-110,共4页
海上浮式风机基础目前有半潜式,重力式,导管架式,Spar式很多种。目前国内对于桁架式浮式风机基础的结构分析比较少。本文采用Truss spar型海上浮式风机基础,基于三维势流理论和直接计算法,对其在深海环境中进行结构强度分析。分析表明,... 海上浮式风机基础目前有半潜式,重力式,导管架式,Spar式很多种。目前国内对于桁架式浮式风机基础的结构分析比较少。本文采用Truss spar型海上浮式风机基础,基于三维势流理论和直接计算法,对其在深海环境中进行结构强度分析。分析表明,结构在垂荡板和桁架结构连接处容易发生较大应力集中,易产生破坏,在后续的设计修改中可对这一部位进行重点研究。 展开更多
关键词 海上风机浮式基础 总体强度 直接计算方法
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在极端载荷作用下TLP型浮式风机基础的总体强度 被引量:2
14
作者 李良碧 倪鹏 崔杰 《可再生能源》 CAS 北大核心 2016年第1期95-100,共6页
文章建立了TLP型浮式风机基础的有限元模型,对极端载荷作用下浮式风机基础的总体强度进行了分析;根据相关规范对浮式风机基础强度进行校核显示,该风机基础总体强度满足要求。研究结果表明了TLP型浮式风机基础在立柱与水平悬臂连接处的... 文章建立了TLP型浮式风机基础的有限元模型,对极端载荷作用下浮式风机基础的总体强度进行了分析;根据相关规范对浮式风机基础强度进行校核显示,该风机基础总体强度满足要求。研究结果表明了TLP型浮式风机基础在立柱与水平悬臂连接处的应力较大,为TLP型风机浮式基础的安全评估提供了相关理论支撑。 展开更多
关键词 TLP型浮式风机基础 极端载荷 总体强度 有限元
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新型浮式风机基础的概念设计与性能研究 被引量:1
15
作者 邬再新 王亚祥 +1 位作者 李华兵 于瑞广 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第11期136-141,148,共7页
针对现有浮式风机基础在风浪作用下运动响应大的特点,以水动力的相关理论为依据,分析现今常见的海上平台的构型特点,总结出优良性能风机需满足的水动力条件,设计了一种新型风机基础结构。采用数值模拟软件分析了新型风机基础在频域和时... 针对现有浮式风机基础在风浪作用下运动响应大的特点,以水动力的相关理论为依据,分析现今常见的海上平台的构型特点,总结出优良性能风机需满足的水动力条件,设计了一种新型风机基础结构。采用数值模拟软件分析了新型风机基础在频域和时域内的重要参数响应,并与现今常用的浮式风机基础进行了对比。结果表明,新型风机基础设计原理方法正确、结构合理可行。风机的整体运动性能更加优异,为风机提供更加稳定的基础,可为实用性风机基础建造提供选型参考。 展开更多
关键词 浮式风机基础 频域分析 时域分析 选型参考
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风浪不共线对浮式风机基础动态特性影响研究 被引量:7
16
作者 李修赫 朱才朝 +2 位作者 谭建军 樊志鑫 倪高翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第13期230-237,共8页
旨在研究风载方向和波浪方向不共线对浮式风机基础动态特性影响。以5 MW浮式风机为研究对象,采用等效载荷法模拟空气动力载荷,建立浮式风机系统耦合动力学模型,研究风浪呈0°、30°、60°和90°夹角工况时,浮式风机基... 旨在研究风载方向和波浪方向不共线对浮式风机基础动态特性影响。以5 MW浮式风机为研究对象,采用等效载荷法模拟空气动力载荷,建立浮式风机系统耦合动力学模型,研究风浪呈0°、30°、60°和90°夹角工况时,浮式风机基础动态特性变化。结果表明:风浪不共线对浮式平台纵荡和横荡运动平衡位置影响很大,对垂荡运动响应影响很小。随着风浪夹角增大,横摇和艏摇运动振荡范围增大,纵摇运动振荡范围减小。风浪不共线使得系泊系统张力响应变化明显,张力变化趋势与平台运动及系泊布置有关。 展开更多
关键词 风浪不共线 浮式风机基础 系泊系统 动力学模型 动态特性
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一种海上浮式风电基础频域动力响应分析新技术 被引量:3
17
作者 罗金平 喻旭明 +1 位作者 陈杰峰 刘福顺 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期288-295,共8页
提出一种风、浪联合作用下的海上浮式风电基础频域动力响应分析新技术。该技术将浮式风电基础的动力方程从时域转换到Laplace域,推导并获得新的浮式风电基础传递函数,解决了现有技术其延迟函数在Laplace域中无法直接获得的技术不足。其... 提出一种风、浪联合作用下的海上浮式风电基础频域动力响应分析新技术。该技术将浮式风电基础的动力方程从时域转换到Laplace域,推导并获得新的浮式风电基础传递函数,解决了现有技术其延迟函数在Laplace域中无法直接获得的技术不足。其优势在于新的传递函数能够与傅里叶变换技术相结合,实现了海上浮式风电基础的频域动力响应计算。相比于传统时域方法,该算法将延迟函数卷积项在Laplace域上转换为乘积项,计算效率得到提高;较传统频域算法,该方法提供了新的传递函数,为浮式风电基础频域动力响应计算提供一种新的技术手段。文中采用安装三台3MW风力发电机的三浮筒浮式风电模型进行研究,结果证实:所提出的频域动力响应算法可以准确得到浮式风电基础在风、浪联合作用下的频域动力响应,为海上浮式风电基础的动力响应计算提供一种更为高效的技术手段。 展开更多
关键词 水动力分析 浮式风电基础 动力响应 Laplace域 延迟函数
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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
18
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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风浪异向时单点系泊浮式风力机运动性能分析 被引量:7
19
作者 曲晓奇 唐友刚 +1 位作者 李焱 翟佳伟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1328-1336,共9页
针对一种具有"风标效应"的新式单点系泊半潜型浮式风力机,建立了风机-塔柱-基础-系泊线耦合的分析模型,采用叶素动量理论计算叶片空气动力载荷,采用混合模型计算波浪载荷。通过风力机数值仿真软件FAST对该新型浮式风力机进行... 针对一种具有"风标效应"的新式单点系泊半潜型浮式风力机,建立了风机-塔柱-基础-系泊线耦合的分析模型,采用叶素动量理论计算叶片空气动力载荷,采用混合模型计算波浪载荷。通过风力机数值仿真软件FAST对该新型浮式风力机进行数值模拟,研究不同环境载荷方向下,单点系泊浮式风力机的"风标效应"和运动性能。时域计算结果表明,当风载荷和波浪载荷的入射方向不同时,采用单点系泊的浮式风力机依然可以实现自动对风的功能。对频域结果分析发现,风载荷主要影响浮式基础的平衡位置,波浪载荷主要影响在平衡位置附近的振荡运动。由此可见,相比于浮式基础受到的定常波浪力,风轮上的推力更占据主导地位。 展开更多
关键词 浮式风力机 单点系泊 自动偏航 半潜型浮式基础 环境载荷异向 耦合分析模型 FAST
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海上风机四浮筒基础运动响应分析 被引量:2
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作者 孔令海 容学苹 +1 位作者 窦培林 李秀 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第17期90-95,共6页
随着海上风机单机容量朝着大型化发展,为适用DTU 10 MW风机,本文基于OC4浮式基础设计建立四浮筒基础。通过AQWA建立水动力计算模型,以三维势流理论对该浮式基础进行频域内的运动响应仿真计算,并对四浮筒基础的水动力性能进行分析。得出... 随着海上风机单机容量朝着大型化发展,为适用DTU 10 MW风机,本文基于OC4浮式基础设计建立四浮筒基础。通过AQWA建立水动力计算模型,以三维势流理论对该浮式基础进行频域内的运动响应仿真计算,并对四浮筒基础的水动力性能进行分析。得出结论:该基础具有良好的对称性,在低频区域波浪入射角度和水深对浮式基础的运动响应影响明显,高频区域响应相对较小,水动力性能良好。分析结果可为后续海上风机四浮筒基础设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 海上风机 四浮筒浮式基础 运动响应 水动力性能
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