海上浮式風機系泊纜索動張力特性分析.pdf

1、海上浮式風機(FOWT)是近期內最具開發(fā)潛力的新型風電技術。系泊纜索用于風力機牽引定位，將風力機承受的風浪載荷傳遞到海底，是風力機安全穩(wěn)定運行的保證。風浪載荷作用下海上浮式風機基礎存在大幅度運動，系泊纜索呈現(xiàn)出顯著的非線性特性，尤其當處于松弛-張緊交替狀態(tài)時，纜索張緊力變化異常復雜，可能出現(xiàn)很高的動態(tài)張緊力而導致系泊系統(tǒng)斷裂失效。本文圍繞深海系泊纜索動張力特性開展理論與仿真建模與分析，研究典型風浪載荷下動張力變化規(guī)律及其影響因素，為海上

2、浮式風機系泊系統(tǒng)設計提供理論依據(jù)。本文主要研究內容如下：
　?。?）基于葉素動量理論（BEM）建立了風力機葉片的氣動載荷計算模型，通過編程計算獲得了葉輪推力、轉矩；采用Jonswap譜描述波浪載荷，考慮波浪的衍射和輻射作用，計算浮式風機的水動力載荷；建立了系泊纜索張緊、松弛狀態(tài)下的風力機運動學方程，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海上浮式風機為研究對象，分析了不同風浪載荷下和預緊力下風力機的運動

3、響應以及纜索的動張力變化規(guī)律。
　?。?）推導了系泊纜索的懸鏈線式方程，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力學模型，將離散剛體段視為柔性懸臂梁，推導了相鄰剛體間連接彈簧剛度系數(shù)表達式；基于ADAMS軟件建立海上浮式風機整機剛柔耦合動力學模型，研究了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況下海上浮式風機整機運動下的系泊纜索動張力特性。
　　（3）分析了系泊纜索的布置數(shù)量、布置角度對其系泊纜索動張力的影響；研究了系泊