浮式风机极限载荷与疲劳载荷对比分析

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1、申请上海交通大学硕士学位论文浮式风机极限载荷与疲劳载荷对比分析硕士研究生：张友文学号：1120109188导师：王迎光高级工程师申请学位：工学硕士学科：船舶与海洋工程所在单位：船舶海洋与建筑工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院2015年1月IDissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterComparisonAnalysisaboutUltimateLoadsandFatigueLoadsforFloatingOffsh

2、oreWindTurbinebyZHANGYOU-WENSupervisor:WANGYING-GUANGMajor:NavalArchitectureandOceanEngineeringShanghaiJiaoTongUniversitySchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineeringJan.2015上海交通大学II上海交通大学硕士学位论文III上海交通大学硕士学位论文IV上海交通大学硕士学位论文摘要开发海上风电场发展海上风机已成为坚定不移的趋势。针对海上风机的设计标准IEC61400-3要求对风机进行全面的

3、载荷分析。研究即根据IEC61400-3标准，应用FAST软件分别仿真计算张力腿式、半潜式、Spar式及驳船式四种浮式风机的极限载荷及疲劳载荷，并进行对比分析。针对风机极限载荷，IEC建议采用统计外推方法进行计算，本文应用超越门槛值法对FAST仿真结果进行数据处理，然后以Gumbel分布外推计算风机极限载荷。外推计算需根据IEC61400-3设计工况进行大量的仿真以保证精度。为节省计算成本，本文通过对近海固定式风机进行仿真计算，分析其极值载荷，得出影响海上风机极限载荷的主导风速。研究显示对于海上固定式风机，在风速达到额定风速时其各参数面外载荷达到最大值，而面内载荷

4、则在高风速时达到最大值。因此在计算浮式风机极限载荷及疲劳载荷时，仅进行额定风速及高风速海洋环境下的仿真计算。考虑到海洋环境的随机性及每种浮式风机固有频率，每组风速皆仿真计算三组波浪载荷下风机极限载荷。而在研究时则主要进行两方面的对比分析——1)：额定风速下四种不同概念浮式风机之间的对比；2)：以半潜式浮式风机为代表分析不同I上海交通大学硕士学位论文海洋环境下风机极限载荷与疲劳载荷。关键字：浮式风机；统计外推；极限载荷；疲劳载荷；对比分析II上海交通大学硕士学位论文AbstractFloatingOffshoreWindTurbines(FOWTs)havebeen

5、developedtremendously,andthisthesiscoveredacomprehensiveloadanalysisofFOWTsbasedonthedesignregulations-IEC61400-3.AccordingtotheIEC61400-3,andbyusingFASTsoftware,theultimateloadsandfatigueloadsofwindturbineswithTLP,Semi-submersible,SparandBargeplatformhavebeensimulated,respectively.Co

6、mparisonsamongthefourplatformshavealsobeenanalyzed.InIEC,itisrecommendedtousethestatisticalextrapolationtocalculateultimateloadsofFOWTs,andthisthesishasappliedthePOTmethodtoanalyzethesimulationresultsfromFAST,andthenusetheGumbeldistributionofextrapolationtocalculateFOWTs’ultimateloads

7、.Tokeeptheaccuracyoftheresults,theextrapolationcalculationneedstobetakenwithmassiveofsimulationsundertheIEC61400-3designconditions.Byanalyzingthesimulationofshallowwaterfixedwindturbines,andcalculatingtheirultimateloadstoconcludetheeffectofmainwindspeedswhichcanaffecttheultimateloadsf

8、orFOW