南海TLP風機基礎水動力響應研究.pdf

1、風能是可再生能源的重要組成部分，積極的開發(fā)風能對于改善能源系統(tǒng)結構、緩解能源危機、保護生態(tài)環(huán)境具有深遠的意義。海上風電依靠其獨特優(yōu)勢，在未來風電發(fā)展中將占據(jù)重要地位。隨著對海上風能開發(fā)不斷向深水轉移，浮式基礎將扮演更加重要的角色。
　　浮式基礎為上部風機提供支持力以及回復力，且應具有良好的動力響應以保證風機高效發(fā)電。海上環(huán)境條件十分復雜，如何準確的模擬系統(tǒng)承受的環(huán)境載荷以及在風、浪、流共同作用下浮式基礎的動力響應特性始終是設計該類

2、海工結構的核心問題。此外，對于一些特殊基礎形式（如TLP基礎），二階波浪力對于基礎動力響應以及筋腱的疲勞壽命的影響則是研究的熱點和難點問題。針對以上問題，本文的主要工作如下:
　　(1)以美國可再生能源實驗室(NREL)5MW風機為原型，以南海環(huán)境條件，依據(jù)該類風機的設計要求，概念性的設計了海上風機TLP型浮式基礎;在保證結構有足夠疲勞壽命的條件下，給出了筋腱的最小設計直徑。
　　(2)基于葉素-動量理論計算風機葉片在湍流風

3、場承受的推力以及轉矩，基于勢流理論以及莫里森方程，分別求解浮式基礎以及張力筋腱上的波浪載荷，通過二階傳遞函數(shù)(QTF)計算系統(tǒng)二階波浪力。
　　(3)在風、浪、流共同作用下，采用頻域-時域相結合的方法研究浮式基礎的動力響應特性和研究空氣動力載荷以及二階波浪力對基礎動力響應的影響規(guī)律。
　　(4)應用基于雨流計數(shù)的S-N曲線方法，估算筋腱的疲勞壽命。通過改變環(huán)境條件，研究風、浪、流的入射角度，波浪參數(shù)以及二階波浪力對筋腱疲勞壽