当前位置: 首页 > 学术论文 > 风能 > 正文

新型三浮筒Windsea式半潜浮式风电基础结构数值研究

关注热度:260   来源:新能源学术论文  作者:陈文文
相似论文 相关推荐 你可能关注 点击排行 我要评论

【摘要】:风电经多年发展已经形成了重要的社会、经济效益,然而陆地资源是有限的,风电由陆上向海上发展是一个必然的趋势。我国海上风电的研究起步较晚,目前研究和应用集中于近海的固定式海上风电,对于科技含量最高的浮式风电的研究比较少。本文针对我国南海海域海况条件设计了一种装机容量达到3×(3~3.6)MW的新型半潜浮式风电基础,在传统的半潜浮式基础底部增加了三个浮筒的设计用以增大排水体积和加强整体结构强度。浮式基础的水动力性能、环境运动响应、锚泊系统设计、装机容量及完整稳性和破舱稳性是本文的重要研究内容,具体开展了以下工作: 1.参考挪威最新研究的新型海上浮式风电基础结构Windsea,基于国内某型号风机算出的上部气动荷载及风机塔筒质量等基本要素,详细设计了三浮筒半潜式浮式基础结构的主要的浮筒、立柱排水尺寸和整体结构形式,通过GeniE建立完成浮式风电模型,并导出多种类型的有限元模型用于频域、时域分析。 2.文中利用HydroD分析浮式基础的水动力性能,通过对整体结构形式、尺寸的调整以及压水板的设计,能够使本文所设计的新型半潜浮式平台水动力性能明显优于传统半潜浮式风电平台,浮式基础的纵摇、横摇及垂荡周期要远离南海波浪能量集中区,具有良好的耐波性,适宜在南海海域工作。 3.通过DeepC模块完成浮式风电系统在设计的系泊系统约束下的时域分析,要求在短时预报周期内浮式风电系统六自由度位移、偏转响应符合国内外规范要求,设计的系泊系统钢缆强度满足海上风机安全运营要求。针对文中设计的浮式基础进行极限装机容量研究,分析出其最大承载能力。 4.稳性是平台性能指标的重要衡量标准,直接关系到造价昂贵的海上风机运行安全和对风资源的利用效率,文中针对浮式平台在各种海况下的整体稳性及破舱稳性展开研究,要求保证风机在工作海况下平稳运行,在极端海况、破舱条件下能够生存。 本文所设计的三风机一体的新型半潜浮式结构平台,相对于国内半潜浮式风电平台的研究是一种创新,研究结果表明,文中设计平台水动力性能优越,耐波性能良好,3×3MW风电系统能够在有义波高不大于4.5m时安全发电,平台最大装机容量可达3×3.6MW,在50年一遇海况及任意两压载舱破损的情况依然能够保证风电系统的生存。这对我国近海乃至深海风电开发具有重要的参考价值。
【关键词】:半潜浮式平台 水动力性能 频域 时域分析 破舱稳性 系泊系统
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU476
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-11
  • 1.绪论11-22
  • 1.1 研究的背景及意义11-12
  • 1.2 国内外发展现状12-18
  • 1.3 国内外海上浮式风电平台设计的关键因素以及研究进展18-20
  • 1.4 本文的研究目的与研究内容20-22
  • 1.4.1 课题来源20
  • 1.4.2 主要研究工作20-22
  • 2. 基本理论22-35
  • 2.1 风荷载计算22-25
  • 2.1.1 风速的描述22-23
  • 2.1.2 风荷载计算23-25
  • 2.2 波浪荷载计算25-33
  • 2.2.1 Airy 波浪理论25
  • 2.2.2 随机波浪理论25-29
  • 2.2.3 小尺度构件上的波浪荷载计算29-30
  • 2.2.4 三维线性势流理论30-33
  • 2.3 海流荷载计算33-34
  • 2.3.1 海流流速33
  • 2.3.2 海流荷载计算33-34
  • 2.4 本章小结34-35
  • 3. 浮式平台的设计和模型建立35-43
  • 3.1 装机容量 3×3MW 浮式平台基础结构设计35-38
  • 3.1.1 3MW 水平轴风机介绍35-37
  • 3.1.2 浮式基础结构37-38
  • 3.2 SESAM 软件分析过程38-40
  • 3.3. 结构模型与有限元模型建立40-42
  • 3.4 本章小结42-43
  • 4. 频域分析43-55
  • 4.1 结构物所受波浪荷载的组成43
  • 4.2 结构物在波浪运动中的组成43-44
  • 4.3 频域运动方程44
  • 4.4 传递函数与响应谱44-45
  • 4.5 SESAM 在频域分析中的应用45-46
  • 4.6 水动力计算的有限元模型46
  • 4.7 浮式风电系统频域响应计算46-47
  • 4.8 频域响应计算结果47-53
  • 4.9 本章小结53-55
  • 5. 时域分析55-74
  • 5.1 浮式结构物的系泊系统55-58
  • 5.1.1 系泊系统的机理和分类55-56
  • 5.1.2 系泊系统的静力分析与动力分析56-58
  • 5.2 系泊结构物响应的时域分析理论58-61
  • 5.2.1 波浪力的傅氏变换58-59
  • 5.2.2 附加质量与辐射阻尼的傅氏变换以及迟滞函数59-60
  • 5.2.3 时域运动方程60-61
  • 5.3 SESAM 在时域计算时的应用61
  • 5.4 浮式风电系统时域响应计算61-70
  • 5.5 浮式基础装机容量研究70-73
  • 5.6 本章小结73-74
  • 6. 稳性分析74-87
  • 6.1 浮式风机平台完整稳性计算原理74-78
  • 6.1.1 初稳性计算方法74-76
  • 6.1.2 大倾角稳性计算方法76-78
  • 6.2 浮式风机平台破损稳性计算原理78-79
  • 6.3 稳性分析结果79-85
  • 6.3.1 完整稳性分析结果81-82
  • 6.3.2 破舱稳性分析结果82-85
  • 6.4 本章小结85-87
  • 7.总结与展望87-89
  • 7.1 主要结论87-88
  • 7.2 主要创新点88
  • 7.3 研究展望88-89
  • 参考文献89-92
  • 致谢92-93
  • 个人简历93
  • 攻读硕士学位期间参与发表的学术论文、专利及参与的科研项目93-94


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

海上风力发电技术综述    战培国;于虹;侯波;

大型海上风力发电的开发    薛清梅;王金柱;

海上风力发电结构动力研究进展    李静;陈健云;

海上风电基础结构研究现状及发展趋势    黄维平;刘建军;赵战华;

我国东南沿海海上风电场建设的探究    仲颖;郑源;刘美琴;赵振宙;

制约我国海上风电场建设的因素分析    李健英;

水深对超大型FPSO运动响应与波浪载荷的影响    余小川,谢永和,李润培,舒志

Davenport谱中系数K的计算公式及其工程应用    王修琼,崔剑峰

珠江口以西陆架海域环流研究Ⅳ.    伍伯瑜

弦支穹顶结构风振响应参数分析    李娜;韩庆华;

三维水弹性力学中的结构广义质量计算    王志军,舒志,李润培

结构刚度变化对船舶水弹性响应的影响    王志军,李润培,舒志

小水线面船载荷分析及整船结构强度直接计算    陈志坚

基于模糊神经网络的海浪中舰船多自由度运动建模方法研究    余建星,李绍燕,雷威

海上风电机组运输与安装方式研究    万文涛;

海上风电技术特性对比分析    刘悦;时志刚;胡颖;张婷;

张力腿系缆系统涡激振动疲劳可靠性分析    余建星;许华力;袁从敏;王忠畅;

极浅水单点系泊FPSO低频响应分析    肖龙飞;杨建民;胡志强;

导管架式海洋平台自适应预测逆控制研究    崔洪宇;洪明;周平;赵德有;

随浪和尾斜浪中船舶横甩的非线性动力学特性    唐友刚;李红霞;

深海SPAR平台的复杂非线性动力学问题    唐友刚;沈文君;赵晶瑞;刘丽琴;

典型FPSO运动响应预报    林伍雄;

我国海上风机基础形式分析    王建峰;蔡安民;刘晶;

国内外海上风电场现状及其基础设施研究    王凤云;王辉;

海上风机支撑结构设计分析研究    李晔;李红涛;

Cell Spar平台结构总体强度分析    马哲;齐凯;

一种新型SPAR平台系泊系统设计    彭程;孙春梅;刘仲平;郝金凤;

1500m Truss Spar方案设计及强度与系统稳定性分析    上官丽红;黄维平;

深水刚性立管与弹性立管涡激振动分析    魏东泽;黄维平;

粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用    戴运桃

船舶波浪载荷的三维水弹性分析方法研究    李辉

基于海洋可持续发展的中国海洋科技创新战略研究    倪国江

基于动力特性的海上风力发电支撑结构优化技术研究    孟珣

固定式海洋结构模型转换与动力特性研究    张敏

中国风电产业融资问题研究    张伯松

近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究    陈小波

雷达天线风载特性的数值计算方法及应用研究    杜强

浅海重力式平台结构静动力分析    潘天娓

经典式Spar平台非线性耦合动力响应研究    赵晶瑞

海上风力发电结构性能分析研究    庞文彦

吊艇架被动式抗摆技术研究    崔东坡

风浪联合作用下深水半潜式平台水动力性能实验研究    唐东洋

基于张力腿平台的顶张紧式立管安装分析    李卫锋

深水Spar平台水动力性能和运动响应数值研究    孙金伟

大跨度张弦梁结构抗风性能的研究    黄颖

福清牛头尾风力发电场电气设计研究    刘磊

基于实测的浮式海洋平台系泊系统分析与评价    孙强

Truss Spar平台结构参数化有限元建模与强度分析    杨川

Truss Spar平台结构强度分析及优化设计    杨肖龙

风力发电机塔架设计综述    李宗福;张有闻;白云飞;

漳浦六鳌海上风电场建设可行性浅探    张毅强;沈津;

辽东湾北部浅海区海洋工程地质特征    龚旭东;魏宏伟;亓发庆;

非线性结构动力响应的β递推式    谭东耀,杨庆山

南海北部湾海洋工程地质特征    杨木壮,梁修权,王宏斌,陈俊仁

浅水不规则波浪中油轮运动研究    杨建民,肖龙飞,彭涛,姚美旺

渤海油田浅水软刚臂系泊FPSO触底分析    李欣,杨建民,范模

小型风力发电机组的动态设计与计算    邢钢,徐玉秀,张承东

我国海上风电施工能力分析    江波;肖晶晶;闫峻明;

海上风电场轻型直流输电的经济性分析    赵清声;王志新;张华强;贾一凡;

《基础结构的设计》    

苏联关于工业建筑基础结构经济性的分析研究    陈业明

罩台基础结构及其理论通过鉴定    徐琳;

全球信息基础结构标准化研讨会将在日内瓦举行    袁凤

教育和培训 可持续性基础结构的关键    

建设“铁路信息基础结构”初探    李承恕

国家信息化基础结构与标准化综述(上)    姚世全

俄罗斯商用无人空间舱及其基础结构的改进    张翠儒;

非洲地区辐射源控制的审管基础结构:现状、需求和计划    K.Skornik

海上风机基础结构的疲劳及其可靠性研究现状    谭刚;祁德庆;

论基础结构    王柏江;

国外海上风力发电机组基础结构现状    黄维平;尚景宏;王建丰;

赛伯基础结构与科普现代化践新    刘为民;

97条改造道路完工    郭闫梅 记者 卢军

打破垄断是“多赢”之举    新望

应用基础结构不再“支离破碎”    本报记者 刘焱焱

实现IOI更须重视客户端    本报记者 方正

领导者要善于抓住新的机会    詹姆斯·麦格雷戈·伯恩斯 (美国)《领导论》作者

“艺术社区”能否推广艺术?    [加]《多伦多星报》 上海文化发展基金会办公室课题组 编译

新一代开放的电信基础结构    

敏捷企业集成基础结构中的若干关键技术研究    苏金泷

国外数字保存系统基础结构及对我国的启示    丁丽鸽

基于ABAQUS的海上风电机组基础结构安全性研究    戴澍

考虑土—基础结构相互作用下的桥墩结构抗震有限元分析    麻艳娇

风机基础结构数值模拟及优化设计研究    张立英

新型三浮筒Windsea式半潜浮式风电基础结构数值研究    陈文文

 
关键词: 半潜浮式平台

[ 学术论文搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关学术论文推荐
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
推荐论文
智能推荐
 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言