基于水動力的單樁固定式海上風力發(fā)電機組仿真技術研究.pdf

1、海上風電機組具有巨大的潛在經濟價值。為了準確仿真海上風電機組載荷，有必要建立包括海上風電機組和水動力耦合的仿真模型，但目前這部分工作在國內還尚未開展。通過FORTRAN語言完成SIMPACK/Hydrodyn水動力接口開發(fā)，引入一個水動力計算莫里森力元，并結合成熟的傳動鏈模塊和空氣動力學模塊。在SIMPACK中建立一個包括固定平臺的海上風電機組氣-彈-控-液全耦合仿真模型。并根據海上風電機組設計規(guī)范IEC61400-3設計典型載荷工況，

2、對單樁固定式海上風電機組做了水動力計算和整機載荷性能的研究。
　　本研究主要內容包括：①綜述了研究背景和單樁固定式海上風電機組的國內外建模仿真與水動力接口開發(fā)研究現(xiàn)狀。最后，闡明了本課題研究的意義及論文主要的研究內容。②闡述了建模的相關理論，介紹了SIMPACK用戶子程序。分析了水動力計算源程序，最后編寫了SIMPACK多體動力學模型與Hydrodyn水動力學模型之間的接口程序。并完成了風機葉片、塔架、齒輪箱等動力學建模，引入水動

3、力計算莫里森力元，實現(xiàn)多體動力學與水動力學的耦合。③通過模態(tài)分析得到了整機的固有頻率和振型，利用基頻驗證了模型的準確性。隨后與FAST軟件建立的相同的模型進行仿真結果對比，驗證了水動力接口軟件的準確性。接著仿真分析了波浪、風況、潮流、極限海況等對水動力載荷、結構載荷的影響。最后分析了水動力對模態(tài)的影響。④仿真分析結果表明：a.對于固定式單樁風機水動力載荷主要是粘性水載荷和慣性力載荷，以及少部分的附加質量載荷。這說明對于單樁海上風機粘性力