大型海上風(fēng)機(jī)的半潛式浮動(dòng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析.pdf

1、隨著能源需求的不斷增加，環(huán)境保護(hù)的逐漸重視，推動(dòng)清潔的可再生能源發(fā)展愈發(fā)重要。風(fēng)能是可再生綠色能源的一種，其開(kāi)發(fā)與利用成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。相對(duì)于有限的陸地風(fēng)能，海洋風(fēng)能具有更廣闊的發(fā)展前景。研究表明，固底式基礎(chǔ)僅適用于小于60米水深的海域，而更深海域使用浮式基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性更高。目前，深海浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在國(guó)際上處于樣機(jī)試驗(yàn)階段，國(guó)內(nèi)尚屬空白，相關(guān)設(shè)計(jì)方法和分析技術(shù)遠(yuǎn)未成熟。因此，本文將基于大型海上風(fēng)機(jī)工作的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)適用于較深海域的漂浮式風(fēng)機(jī)

2、基礎(chǔ)，著重分析其水動(dòng)力特性和結(jié)構(gòu)特性。
　　通過(guò)對(duì)海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)主要類型的特點(diǎn)分析，參考國(guó)際上已開(kāi)發(fā)樣機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)南海海域的海洋環(huán)境條件選定半潛式浮動(dòng)基礎(chǔ)為本文的主要研究對(duì)象。基礎(chǔ)的外部結(jié)構(gòu)形式借鑒了美國(guó)緬因大學(xué)發(fā)布的設(shè)計(jì)概念——DeepCWind，而海上風(fēng)機(jī)選用了美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室公布的5MW風(fēng)機(jī)參數(shù)，并使用了懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)防止基礎(chǔ)發(fā)生漂移。對(duì)于選定的半潛式浮動(dòng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，首先驗(yàn)證了其作業(yè)和自存兩種工況下的優(yōu)良穩(wěn)性特征；

3、其次，基于頻域方法，計(jì)算并比較了有無(wú)系泊系統(tǒng)時(shí)的響應(yīng)幅值因子變化和水動(dòng)力系數(shù)的特點(diǎn)；最后，在時(shí)域內(nèi)分析了浮動(dòng)基礎(chǔ)在三個(gè)方向下作業(yè)和自存兩種工況的六自由度時(shí)歷響應(yīng)。水動(dòng)力分析結(jié)果表明該基礎(chǔ)能夠滿足5MW海上風(fēng)機(jī)正常作業(yè)和自存工況的要求。
　　初步設(shè)計(jì)了半潛式浮動(dòng)基礎(chǔ)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在總體強(qiáng)度分析中，采用了確定性設(shè)計(jì)波法，選定了7種設(shè)計(jì)波即不利的波浪荷載工況。分析了不同工況下載荷對(duì)結(jié)構(gòu)的作用方式，校核了基礎(chǔ)的總體強(qiáng)度與屈曲強(qiáng)度，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)