海上浮式風(fēng)機(jī)系泊纜索動(dòng)張力特性分析.pdf

1、海上浮式風(fēng)機(jī)(FOWT)是近期內(nèi)最具開(kāi)發(fā)潛力的新型風(fēng)電技術(shù)。系泊纜索用于風(fēng)力機(jī)牽引定位，將風(fēng)力機(jī)承受的風(fēng)浪載荷傳遞到海底，是風(fēng)力機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保證。風(fēng)浪載荷作用下海上浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)存在大幅度運(yùn)動(dòng)，系泊纜索呈現(xiàn)出顯著的非線(xiàn)性特性，尤其當(dāng)處于松弛-張緊交替狀態(tài)時(shí)，纜索張緊力變化異常復(fù)雜，可能出現(xiàn)很高的動(dòng)態(tài)張緊力而導(dǎo)致系泊系統(tǒng)斷裂失效。本文圍繞深海系泊纜索動(dòng)張力特性開(kāi)展理論與仿真建模與分析，研究典型風(fēng)浪載荷下動(dòng)張力變化規(guī)律及其影響因素，為海上

2、浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）基于葉素動(dòng)量理論（BEM）建立了風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)載荷計(jì)算模型，通過(guò)編程計(jì)算獲得了葉輪推力、轉(zhuǎn)矩；采用Jonswap譜描述波浪載荷，考慮波浪的衍射和輻射作用，計(jì)算浮式風(fēng)機(jī)的水動(dòng)力載荷；建立了系泊纜索張緊、松弛狀態(tài)下的風(fēng)力機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，纜索的松弛-張緊區(qū)域根據(jù)阻尼比、頻率比和位移比確定。以NREL5MW海上浮式風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，分析了不同風(fēng)浪載荷下和預(yù)緊力下風(fēng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)

3、響應(yīng)以及纜索的動(dòng)張力變化規(guī)律。
　?。?）推導(dǎo)了系泊纜索的懸鏈線(xiàn)式方程，并根據(jù)方程給出系泊纜索的初始位置；采用多剛體離散方法建立系泊纜索的等效動(dòng)力學(xué)模型，將離散剛體段視為柔性懸臂梁，推導(dǎo)了相鄰剛體間連接彈簧剛度系數(shù)表達(dá)式；基于A(yíng)DAMS軟件建立海上浮式風(fēng)機(jī)整機(jī)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，研究了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況下海上浮式風(fēng)機(jī)整機(jī)運(yùn)動(dòng)下的系泊纜索動(dòng)張力特性。
　?。?）分析了系泊纜索的布置數(shù)量、布置角度對(duì)其系泊纜索動(dòng)張力的影響；研究了系泊