海上半潛型浮式垂直軸風力機系統(tǒng)設(shè)計及動力性能分析.pdf

1、本文參考美國可再生能源實驗室(NREL)公布的垂直軸葉片及半潛型浮式基礎(chǔ)，概念性設(shè)計了3MW達里厄風電機的葉片系統(tǒng)，利用雙制動盤多流管理論，使用Matlab軟件編制程序計算葉片的功率系數(shù)及氣動載荷。
　　設(shè)計風機系統(tǒng)半潛式風力機基礎(chǔ)水動力模型，利用GeniE軟件進行水動力建模，并利用HydroD軟件進行頻域水動力分析及DeepC軟件進行時域計算。通過頻域分析得出風機基礎(chǔ)縱蕩、垂蕩、縱搖的水動力系數(shù)，包括附加質(zhì)量，勢流阻尼，以及一階

2、波浪載荷和不同浪向角下的三個方向上的RAO曲線，對其進行了分析。并采用譜分析做了短期預(yù)告。通過時域計算，加入風載荷和系泊系統(tǒng)，對兩個海況下風機基礎(chǔ)的時域響應(yīng)和纜繩張力做了分析，結(jié)果表明三個自由度的運動響應(yīng)及纜繩張力均滿足要求，結(jié)構(gòu)是安全的。
　　通過三個自由度運動方程的編程求解計算了風機系統(tǒng)的運動響應(yīng)，改變不同風速計算了風速對各自由度運動幅值與平衡位置的影響。采用模型實驗研究了半潛式浮式基礎(chǔ)支撐的垂直軸風力機系統(tǒng)的運動響應(yīng)，根據(jù)5

3、0∶1的縮尺比，考慮系泊系統(tǒng)、風場、波浪及葉片轉(zhuǎn)動，設(shè)計了試驗?zāi)Ｐ?。通過自由衰減試驗，得到了靜水中風力機系統(tǒng)的三個自由度的衰減曲線，計算了各運動方向風力機系統(tǒng)運動的固有特性。測試了無風情況風力機系統(tǒng)的垂蕩、縱搖和縱蕩響應(yīng)，分析了風機轉(zhuǎn)速對整個風力機系統(tǒng)運動的影響。分析了有風情況下風力機系統(tǒng)運動。結(jié)果表明，有風情況風機系統(tǒng)的縱搖幅值大于無風情況的縱搖幅值;隨著風速的增大，縱搖的幅值逐漸增大，而其他兩自由度受定常風的影響并不大。