半潜式浮式风机系统流体动力性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文半潜式浮式风机系统流体动力性能研究硕士研究生：邹春玲指导教师：廖康平副教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：盛其虎副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文半潜式浮式风机系统流体动力性能研究硕士研究生：邹春玲指导教师：廖康平副教授学位级别：工学硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2017年12月22日论文答辩日期：2018年03月11日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertation

2、fortheDegreeofM.EngFluidDynamicPerformanceofSemi-submersibleFloatingOffshoreWindTurbineCandidate:ZouChunlingSupervisor:AssociateProf.LiaoKangpingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringDesignandConstructionofNavalArchitectureEngineeringField:andOceanStructureDateofSubmission:De

3、c.22,2017DateofOralExamination:Mar.11.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文

4、授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：

5、导师（签字）：日期：年月日年月日半潜式浮式风机系统流体动力性能研究摘要在可再生能源不断发展推进过程中，风能以其资源丰富，分布广泛，发电方式方便低廉等优势正在不断开发。与陆上风能资源相比，海上风能资源因为风力强、风速稳定、风切变小、不占用土地等优势而为人类所开发利用，随着风能资源的开发利用不断向深海处推进，漂浮式风力发电机，特别是深海处的半潜式浮式风机的发展已经逐渐成为热门研究方向。半潜式浮式风机漂浮在海面上自由运动，时刻受到海洋波浪的影响，从而对风机发电产生动态影响，使风机叶片的气动力载荷更加复杂，对半潜式浮式风机的性能分析和评估产生较大的困难。因此分析半潜

6、式浮式风机的流体性能对于未来半潜式浮式风机的发展极为重要。本文利用数值计算软件STAR-CCM+对半潜式浮式风机的气动力性能和水动力性能分别进行详细分析。首先以NREL5MW风机为研究对象，利用UG软件进行风机建模，模拟研究风机在固定不动状态下受到的推力和输出功率，将结果与其他计算方法结果进行对比，验证计算方法；比较同一运动条件下，纵荡和纵摇运动对风机气动力性能的影响程度，并分别研究纵荡运动和纵摇运动对单独的风机叶片气动力性能的影响，对叶片截面翼型压力进行分析比较，研究了不同的运动幅度下风机推力与功率变化情况，并对风机尾涡分布以及速度分布进行研究分析。然后研

7、究了塔架对风机气动力性能影响，分别研究了纵荡运动和纵摇运动情况下带有塔架的风机叶片的压力系数，发现塔架的存在使翼型前缘压力系数降低，推力与功率曲线值均小于没有塔架情况下的推力与功率曲线，将风机尾涡进行比较发现，塔架使风机产生的尾涡出现破碎现象。最后模拟分析半潜式浮式风机基础在波浪工况下的六自由度运动情况,将模拟结果与试验结果进行对比验证；分析研究垂荡板及其各项参数对半潜式风机基础的纵荡、纵摇、垂荡等自由度运动的影响情况，发现垂荡板的安装能够较好的降低半潜式浮式基础的垂荡和纵摇运动响应，并且垂荡板的大小、形状对浮式基础具有相应的影响；之后分析了风机整体结构在风

8、浪工况下的运动以及气动力响应。关键词：半潜式浮式风机