多柱Spar型浮式风机平台设计及其动力响应分析
发布时间：2023-09-24 16:58
随着近海风电的建设与规划日趋饱和,世界上发达国家将风电资源的开发重点延伸到了深海。故深海浮式平台的设计与运动性能研究成为各国的研究热点,美国、挪威等国家已经开发出浮式风机平台并投入使用,处于世界领先地位。我国关于海上浮式风机平台,尤其是深海浮式风机平台的研究,仍处于起步阶段。本文研究的多柱Spar型浮式风机平台借鉴Cell Spar平台与Truss Spar平台的优点进行设计。其中平台的系泊系统选用矩形8根半张紧系泊缆的辐射式分布系泊模式。采用理论分析和数值模拟的方法在频域和时域内对平台的水动力性能和运动响应进行了分析研究。建立多柱Spar型浮式风机平台的三维模型,采用三维势流理论分析平台的水动力特性和运动性能,计算作用在平台上的波浪载荷以及平台运动响应的传递函数等水动力参数,并对平台在不规则波海浪中的运动进行短期预报。结果表明,所设计平台各方向的固有频率远离南海波浪条件,平台具有良好的耐波性和运动性能,所获得的频域计算结果可用于时域耦合计算。将系泊系统等各种非线性因素加入耦合分析中,分别考虑规则波、风、流和南海极端海况下不规则波、风、流的共同作用,采用三维非线性时域模拟方法分析了平台...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究意义
1.2 海上浮式风机平台简介及发展情况
1.3 海上浮式风机平台主要研究内容进展
1.3.1 波浪载荷理论研究
1.3.2 Spar平台动力响应研究
1.3.3 Spar平台耦合分析研究
1.3.4 涡激振动的研究
1.4 研究的难点与不足
1.5 本文的主要工作
2 海洋环境荷载计算及超强台风海况研究
2.1 风荷载的描述和计算
2.1.1 风速的描述
2.1.2 风荷载计算
2.2 波浪荷载的描述和计算
2.2.1 波浪理论的选择
2.2.2 波浪载荷的计算
2.3 流荷载的描述和计算
2.3.1 海流的描述
2.3.2 海流荷载的计算
2.4 台风条件下的海况描述
2.4.1 环境条件和气象风级的关系
2.4.2 概率分布函数及其参数的确定
2.4.3 海洋环境参数的回归分析
2.4.4 统计系数的回归分析
2.5 台风条件下的环境参数确定
2.6 本章小结
3 多柱Spar型浮式风机平台的抗台风设计
3.1 风机模型介绍
3.2 多柱Spar型浮式风机平台设计
3.2.1 多柱Spar型浮式风机平台主要特点
3.2.2 多柱Spar型浮式风机平台概念设计
3.2.3 平台尺寸确定
3.3 结构几何模型与有限元模型的建立
3.4 Spar型浮式平台系泊系统的设计
3.4.1 系泊布置
3.4.2 系泊方式
3.4.3 系泊系统材料
3.4.4 锚索长度
3.4.5 系泊方案确定
3.5 本章小结
4 多柱Spar型浮式风机平台运动的频域分析
4.1 粘性阻尼的计算
4.2 系泊系统的阻尼
4.3 结构物在波浪中运动的组成
4.4 频域运动方程
4.5 传递函数和响应谱
4.5.1 传递函数
4.5.2 运动响应谱
4.6 计算结果
4.6.1 附加质量和辐射阻尼
4.6.2 一阶波浪力
4.6.3 二阶平均波浪力
4.6.4 二阶差频波浪力
4.6.5 平台的幅频响应函数(RAOs)
4.7 Spar浮式风机台风海况下的短期预报
4.8 本章小结
5 多柱Spar型浮式风机平台及系泊系统时域耦合分析
5.1 时域分析理论和运动方程
5.1.1 时域分析理论
5.1.2 时域运动方程
5.2 环境参数的选择
5.3 时域计算模型
5.4 规则波和均匀风、流作用下风机平台的动力响应
5.4.1 规则波下平台运动和系泊缆张力时历
5.4.2 规则波下平台运动和系泊缆张力频谱分析
5.5 台风海况下风机平台的动力响应
5.5.1 平台运动响应结果
5.5.2 系泊系统响应结果
5.6 多柱Spar平台与单柱Spar平台的运动响应对比
5.7 本章小结
6 总结和展望
6.1 工作总结
6.2 文章创新点
6.3 工作展望
参考文献
作者简历及在校期间获得的科研成果
本文编号：3848394
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究意义
1.2 海上浮式风机平台简介及发展情况
1.3 海上浮式风机平台主要研究内容进展
1.3.1 波浪载荷理论研究
1.3.2 Spar平台动力响应研究
1.3.3 Spar平台耦合分析研究
1.3.4 涡激振动的研究
1.4 研究的难点与不足
1.5 本文的主要工作
2 海洋环境荷载计算及超强台风海况研究
2.1 风荷载的描述和计算
2.1.1 风速的描述
2.1.2 风荷载计算
2.2 波浪荷载的描述和计算
2.2.1 波浪理论的选择
2.2.2 波浪载荷的计算
2.3 流荷载的描述和计算
2.3.1 海流的描述
2.3.2 海流荷载的计算
2.4 台风条件下的海况描述
2.4.1 环境条件和气象风级的关系
2.4.2 概率分布函数及其参数的确定
2.4.3 海洋环境参数的回归分析
2.4.4 统计系数的回归分析
2.5 台风条件下的环境参数确定
2.6 本章小结
3 多柱Spar型浮式风机平台的抗台风设计
3.1 风机模型介绍
3.2 多柱Spar型浮式风机平台设计
3.2.1 多柱Spar型浮式风机平台主要特点
3.2.2 多柱Spar型浮式风机平台概念设计
3.2.3 平台尺寸确定
3.3 结构几何模型与有限元模型的建立
3.4 Spar型浮式平台系泊系统的设计
3.4.1 系泊布置
3.4.2 系泊方式
3.4.3 系泊系统材料
3.4.4 锚索长度
3.4.5 系泊方案确定
3.5 本章小结
4 多柱Spar型浮式风机平台运动的频域分析
4.1 粘性阻尼的计算
4.2 系泊系统的阻尼
4.3 结构物在波浪中运动的组成
4.4 频域运动方程
4.5 传递函数和响应谱
4.5.1 传递函数
4.5.2 运动响应谱
4.6 计算结果
4.6.1 附加质量和辐射阻尼
4.6.2 一阶波浪力
4.6.3 二阶平均波浪力
4.6.4 二阶差频波浪力
4.6.5 平台的幅频响应函数(RAOs)
4.7 Spar浮式风机台风海况下的短期预报
4.8 本章小结
5 多柱Spar型浮式风机平台及系泊系统时域耦合分析
5.1 时域分析理论和运动方程
5.1.1 时域分析理论
5.1.2 时域运动方程
5.2 环境参数的选择
5.3 时域计算模型
5.4 规则波和均匀风、流作用下风机平台的动力响应
5.4.1 规则波下平台运动和系泊缆张力时历
5.4.2 规则波下平台运动和系泊缆张力频谱分析
5.5 台风海况下风机平台的动力响应
5.5.1 平台运动响应结果
5.5.2 系泊系统响应结果
5.6 多柱Spar平台与单柱Spar平台的运动响应对比
5.7 本章小结
6 总结和展望
6.1 工作总结
6.2 文章创新点
6.3 工作展望
参考文献
作者简历及在校期间获得的科研成果
本文编号：3848394
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3848394.html