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新型半潜式海上风力机基础水动力特性研究

海洋工程 2022年第1期40卷 82-92页

作者：魏东泽阙小玲付图南周阳杜珈宇王金涛浙江海洋大学海洋工程装备学院浙江舟山316022 中国海洋大学工程学院山东青岛266100

概念性地设计了一种新型半潜式海上风力机基础,确定了结构的型式和尺寸,对风浪联合作用下不同工况的风力机基础稳性进行了校核。考虑黏性阻尼和二阶波浪力的作用,计算分析了风力机基础的水动力系数、幅频运动以及动力响应特性。结果表明... 详细信息

概念性地设计了一种新型半潜式海上风力机基础,确定了结构的型式和尺寸,对风浪联合作用下不同工况的风力机基础稳性进行了校核。考虑黏性阻尼和二阶波浪力的作用,计算分析了风力机基础的水动力系数、幅频运动以及动力响应特性。结果表明,经过改进的新型风力机基础具有良好的稳性和水动力性能,特别是在垂荡性能上有大幅的提升。波浪入射角度对垂荡的影响不大,但对其他自由度RAOs影响较大。垂荡、横摇和纵摇RAOs均存在一个主峰值和次峰值,但峰值周期均远离波能集中区。此外还发现,不同工况下风浪入射角对风机系统的动力响应和系泊力均有较大影响,相对于工作工况,极端工况下所受风荷载较小,但是系泊力更大。

关键词：海上风力机半潜式基础稳性动力响应黏性阻尼二阶波浪力系泊力

基于正交试验的半潜式风力机基础参数敏感性分析

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风机技术 2023年第2期65卷 30-37页

作者：丛志明王超王伟牛圣凯明阳智慧能源集团股份公司

针对OO-Star型式的半潜式风力机基础,采用正交试验设计方法来分析吃水、浮筒高度、浮筒宽度、立柱间距和立柱直径5个设计参数的敏感性。基于频域短期预报方法,选用我国南海某海域50年一遇极端条件,从稳性和运动响应两方面评估5个参数的... 详细信息

针对OO-Star型式的半潜式风力机基础,采用正交试验设计方法来分析吃水、浮筒高度、浮筒宽度、立柱间距和立柱直径5个设计参数的敏感性。基于频域短期预报方法,选用我国南海某海域50年一遇极端条件,从稳性和运动响应两方面评估5个参数的敏感程度。分析结果表明,浮筒宽度是对排水量、垂荡运动和横摇运动最敏感的参数;立柱直径是对初稳性高、面积比和机舱加速度最敏感的参数,对垂荡运动和横摇运动较敏感;立柱间距对横摇运动和机舱加速度最敏感的另一个参数,对初稳性高和面积比较敏感;吃水对所有性能都较敏感。总体来看,基础参数对稳性和运动响应的影响是相对的,参数取值需要综合判断。

关键词：浮式风力机半潜式基础正交试验敏感性分析

基于空气动力-水动力耦合的新型半潜式海上风机动力响应分析

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船舶力学 2022年第6期26卷 843-860页

作者：魏东泽阙小玲付图南浙江海洋大学海洋工程装备学院浙江舟山316022 中国海洋大学工程学院山东青岛266100

本文概念性地设计一种新型半潜式海上风机基础,分析基础的水动力系数和幅频运动特性。提出一种基于SESAM-FAST-ORCAFLEX软件的风机-基础-系泊系统全耦合模拟方法,考虑二阶波浪力和粘性阻尼的作用,对风机系统进行空气动力-水动力时域耦... 详细信息

本文概念性地设计一种新型半潜式海上风机基础,分析基础的水动力系数和幅频运动特性。提出一种基于SESAM-FAST-ORCAFLEX软件的风机-基础-系泊系统全耦合模拟方法,考虑二阶波浪力和粘性阻尼的作用,对风机系统进行空气动力-水动力时域耦合分析,并研究风浪入射角对运动响应和系泊力的影响。结果表明:新型半潜式风机基础具有良好的运动性能,在横荡、垂荡、横摇和纵摇方向上较现有型式有大幅的提升;风浪入射角对运动响应和系泊力有明显影响,在纵荡、横荡、横摇和首摇方向上动力响应受入射角的影响较大;同一工况下,系泊力随着入射角度的增大而增大,极端工况下系泊力最大值是工作工况的2.5倍,在系泊系统设计时需要重点关注。

关键词：海上风机半潜式基础二阶波浪力空气动力-水动力耦合分析动力响应系泊力

环境荷载作用下海上浮式风电结构动力响应研究

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太阳能学报 2016年第3期37卷 577-583页

作者：刘振亚张敏杜君峰中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室青岛266100

针对半潜式海上浮式风电结构,建立结构整体有限元模型,通过对其进行水动力分析以及风浪作用下整体结构时域动力响应分析,研究不同结构参数,如立柱间距、立柱直径、结构吃水以及是否有压水板对结构动力响应的影响。分析结果表明:立柱间... 详细信息

针对半潜式海上浮式风电结构,建立结构整体有限元模型,通过对其进行水动力分析以及风浪作用下整体结构时域动力响应分析,研究不同结构参数,如立柱间距、立柱直径、结构吃水以及是否有压水板对结构动力响应的影响。分析结果表明:立柱间距与压水板对于结构水动力影响较大,结构时域响应受立柱间距、立柱直径及压水板影响明显。

关键词：海上风电浮式风力机半潜式基础动态响应

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半潜浮式风力机平台概念设计研究

半潜浮式风力机平台概念设计研究

作者：胡超哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着全球气候变暖及传统化石能源的日益枯竭,世界各国都在寻求可持续的清洁可再生能源。海上风能作为海洋可再生能源的一种重要组成部分,相比于陆上风,海上风具有风速高、湍流小、风向稳定等优势。我国目前建成的海上风电场多采用近岸... 详细信息

随着全球气候变暖及传统化石能源的日益枯竭,世界各国都在寻求可持续的清洁可再生能源。海上风能作为海洋可再生能源的一种重要组成部分,相比于陆上风,海上风具有风速高、湍流小、风向稳定等优势。我国目前建成的海上风电场多采用近岸固定基础风力机,但是我国适合近海风能开发的区域有限,为了更有效地利用海上风能,推进国家能源转型和应对气候变化,未来我国海上风电场建设走向深海是必然趋势。本文以国家风电产业大开发、促进能源消费革命为背景,针对我国东海地区实际海域情况,基于空气动力学和水动力学理论,采用理论推导、基础设计及数值模拟相结合的方法,提出了一种适用于我国东海地区深海风能开发的半潜式浮式风力机平台类型。首先基于浮式平台设计基本原理及目标海域环境条件,设计一种适合我国东南深海海域的半潜式浮式风力机基础。然后基于三维势流理论,在频域范围内对半潜式浮式风力机基础在规则波中的水动力特性进行分析,在湍流风数值模拟的基础上对水动力学软件AQWA进行二次开发,将实时变化的风轮载荷加载到基础上进行时域耦合计算。在此基础上,基于悬链线理论设计一种带有弹性索的组合锚泊系统。最后,针对半潜式浮式风力机设计两种不同的锚泊方案,分别对设计工况和生存工况下的平台位移和系泊缆张力进行对比分析,并对极限生存工况下的浮式风力机进行校核,校核结果表明组合系泊系统设计在满足定位要求的基础上,能够很好地降低锚泊线张力,减小锚链疲劳。本文可为半潜式浮式风力机基础运动响应预报及组合锚泊系统设计提供参考,并为我国东海深海浮式风电场的开发提供思路。

关键词：浮式风力机半潜式基础湍流风模拟水动力特性锚泊系统设计

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海上半潜式风机平台稳定性能仿真研究

海上半潜式风机平台稳定性能仿真研究

作者：周青松华中科技大学

学位级别：硕士

随着能源需求的不断增加,风能由于其清洁、可再生和无污染的特点而受到人们越来越多的关注,开发和利用风能成为研究热点。与陆上风能相比,海上风速更大且更加稳定,所以海上风能利用的发展潜力巨大。目前,开发利用海上风能发电的风机基... 详细信息

随着能源需求的不断增加,风能由于其清洁、可再生和无污染的特点而受到人们越来越多的关注,开发和利用风能成为研究热点。与陆上风能相比,海上风速更大且更加稳定,所以海上风能利用的发展潜力巨大。目前,开发利用海上风能发电的风机基础主要是采用漂浮式基础,而半潜式风机基础是应用最为广泛的。由于我国附近海域水深且海况复杂,台风发生频繁,传统形式的半潜式基础难以长久的正常工作,所以设计出适用于我国复杂海域的半潜式基础,以提高半潜式风机系统的稳定性。本文先基于叶轮空气动力学、水动力学波浪理论和系泊系统耦合理论,采用数值模拟的方法,分析海上浮式风机系统的水动力特性,计算浮式风机系统在风浪联合作用下的运动响应。然后以美国可再生能源实验室（NREL）提出的OC4半潜式风机模型为基础,提出了三种模型改进的方法,即分岔悬链线式系泊系统、倾斜式浮筒平台和张紧式系泊系统。采用FAST软件对各种改进模型进行建模,计算改进模型在六种复杂工况下平台6个自由度方向的运动响应,研究了分岔悬链线的长度、浮筒倾斜角度、张紧系泊线布置位置对风机平台运动响应的影响规律。结果表明,分岔悬链线式系泊系统能够减小平台的纵荡位移,随着上部分岔悬链线长度的减小,纵荡位移越小。倾斜式浮筒平台模型能够减小平台的垂荡位移,随着浮筒倾斜角度的增大,垂荡位移越小。结合悬链线式和张紧式系泊模型能够减小平台的纵荡、垂荡和纵摇位移,且随着张紧系泊线与平台中心距离的增大,纵摇位移越小。将三种模型改进方法结合在一起,可以大幅减小平台的纵荡、垂荡和纵摇位移,提高风机系统的稳定性。

关键词：海上浮式风力机半潜式基础系泊系统时域分析频域分析

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半潜式海上风电平台运动特性研究

海洋工程装备与技术 2016年第6期3卷 371-375页

作者：阮胜福樊冰王涛田维兴海洋石油工程股份有限公司天津300451 天津中海油工程设计有限公司天津300452

海上风电场的设计水深逐渐增加,风机功率不断提高,传统的固定式基础不再适用,性能优良的浮式基础已成为研究的热点。针对60m水深,为600kW水平轴风机设计半潜式基础和系泊系统。运用SESAM软件建立半潜式风电平台的有限元模型,分别计算其... 详细信息

海上风电场的设计水深逐渐增加,风机功率不断提高,传统的固定式基础不再适用,性能优良的浮式基础已成为研究的热点。针对60m水深,为600kW水平轴风机设计半潜式基础和系泊系统。运用SESAM软件建立半潜式风电平台的有限元模型,分别计算其频域和时域运动响应,分析其运动性能和系泊缆张力,对海上浮式风电场的开发具有一定的指导意义。

关键词：海上风电场半潜式基础运动响应系泊缆张力