浮式风机平台在规则波和定常风作用下的动力响应分析.pdf

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1、第29卷第1期中国海洋平台V01．29No．12014年02月CHINAoFFSHoREPLATFORMFeb．，2014文章编号：1∞1—4500(2014)01一0050—07浮式风机平台在规则波和定常风作用下的动力响应分析唐耀，范菊，邹早建，缪国平(上海交通大学，上海200240)摘要：使用SESAM软件建立0C3一Hywind5MwSpar型浮式风机模型，计算了时域内有系泊平台在规则波和均匀定常风作用下的动力响应。通过对时域结果进行谱分析，发现在风和波浪的作用下，系泊平台的运动可分为与锚链和平台固有频率有关的低频部分和与波浪频率有关的高频部分；通过对时域结果进行最大值分析，发现系

2、泊平台的运动是由作用于风机的风力和波浪共同决定的，运动的幅值随着风力和波浪周期的增大而增大。研究成果可为浮式风机的优化设计提供一定的指导，并可为将来的相关试验研究提供参考。关键词：浮式风机；规则波；均匀定常风；动力响应中图分类号：TBl26文献标识码：ADynamicResponseAnalysisofFloatingOffshoreWindTurbinePlatforminRegularWaVesandSteadyWindsTANGYao，FANJu，ZOUZao_jian，MIAOGuo—ping(ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，C

3、hina)Abstract：Inthispaper，modelingofanOC3一Hywind5MWSpar-typefloatingoffshorewindturbine(FOWT)isimplementedviaSESAM．Calculationsofthedynamicresponsearecarriedoutfortheanchoredplatforminregularwavesandmeanspeedsteadywindsintimedomain．Fromthespectrumanalysisofthetime—domainresults，itisconcludedthatt

4、hean—choredplatform’smotionscanbedividedintoa10wfrequencypartrelatedtothemooring1inesandtheplatform’snaturalfrequency，andahighfrequencypartrelatedtothewavefrequen—cies．Meanwhile，fromthemaximumanalysisoftheresultsintimedomain，itisconcludedthattheplatform’smotionsaredeterminedbythewindforcesandthew

5、avefrequenciesactingontheFOWT．Theamplitudesoftheplatform’smotionsincreasewiththeincreaseofwindforcesandwaVeperiods．TheresultsmayprovidesomeguidancetothedesignimprovementsofFOWTandsomereferencetotherelatedexperimentalstudiesinthefuture．Keywords：floatingoffshorewindturbine(FOWT)；regularwaves；meansp

6、eedsteadywinds；dynamicresponses0引言随着社会经济的飞速发展，人类对能源的需求量与日俱增，风能作为一种绿色可再生能源，越来越受到收稿日期：2013一O卜15基金项目：海洋工程国家重点实验室自主研究课题(课题编号：GKZD010056—8)。作者简介：唐耀(1987一)，男，硕士研究生。第1期唐耀，等浮式风机平台在规则波和定常风作用下的动力响应分析·5l·人们的关注。相比陆上风电，海上风电拥有较大的优势：风速高、风情稳定、风切小及不占用宝贵的土地资源等。分析浮式风机在环境载荷中的动力响应是设计浮式风机的关键。美国MITSclavounos教授的团队最先开始该领

7、域的相关研究：Withee开发了全耦合动力响应程序来预测风机系统在随机风和波浪作用下的运动响应[1一；Lee提出了TLP型和Spar型两种浮式风机系统的概念设计，并对其在风浪中的运动响应进行了评估[23；Wayman开发了一套可以用来计算频域内浮式风机系统结构、水动力和空气动力耦合响应的程序，并用该程序对用于支持5Mw风机，适用于30m～300m水深的风机平台进行了预研[3]。美国国家可再生能源实验室在相关领域也比较领先，所开展的研