二阶波浪力下6MW单柱浮式风力机动态响应分析-哈尔滨工业大学学报.PDF

第５０卷　 第４期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ５０ Ｎｏ４ 　 　 ２０ １８年４月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ａｐｒ． ２０１８ ＤＯＩ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１７０６１０５ 　 　 　 　 　 　 二阶波浪力下６ ＭＷ 单柱浮式风力机动态响应分析 １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ 周　 涛 ，何炎平 ，孟　 龙 ，赵永生 ，刘亚东 （１．海洋工程国家重点实验室（上海交通大学），上海 ２００２４０；２．上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 ２００２４０） 摘　 要：为了实现在中等深度海域浮式风力发电机的规模应用，解决能源短缺问题，针对设计出的新型６ ＭＷ 海上单柱浮式 － － － 风力机的生存能力进行探讨，利用Ｓｅｓａｍ软件获取二阶波浪力计算时所需的ｗａｍｉｔ 文件，利用气 液 固 弹性数值软件ＦＡＳＴ 对该浮式风力发电机进行时域耦合运动响应仿真模拟．分别就不同浪向下平台各自由度的运动响应、二阶平均波浪力和二阶 慢漂波浪力对平台各自由度运动响应的影响、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对锚链张力和机舱的影响进行了研究．结果 表明：首摇运动随浪向角增大而增大，而波浪入射角对其他各自由度运动影响较小；二阶慢漂力对垂荡运动影响显著，且易激 发较大的纵摇运动响应，并诱发较大的锚链张力；采用ｄｅｌｔａ⁃ｌｉｎｅ 的系泊系统能够避免产生过大的首摇响应，且系泊系统的最 大张力远在破断张力以下，整个风力机系统在恶劣海况下具有良好的生存能力． 关键词：海上浮式风力机；波浪慢漂力；平台运动响应；锚链力；机舱加速度 － － － 中图分类号：Ｐ７５３；ＴＭ６１４ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１８）０４ ０１４５ ０８ Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ６ ＭＷ ｓｐａｒ⁃ｔｙｐｅ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｕｎｄｅｒ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｏｒｄｅｒ ｗａｖｅ ｆｏｒｃｅｓ １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ ＺＨＯＵ Ｔａｏ ，ＨＥ Ｙａｎｐｉｎｇ ，ＭＥＮＧ Ｌｏｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｙｏｎｇｓｈｅｎｇ ，ＬＩＵ Ｙａｄｏｎｇ （１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｏｃｅａｎ ＆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｉｎ ｍｅｄｉｕｍ ｄｅｐｔｈ ｓｅａ ａｒｅａｓ ａｎｄ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓｈｏｒｔａｇｅｓ，ｖｉａ