一种气垫式风机支撑平台的绕射及垂荡动力性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文一种气垫式风机支撑平台的绕射及垂荡动力性能研究硕士研究生：张学栋指导教师：马庆位教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人孙丽萍教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文一种气垫式风机支撑平台的绕射及垂荡动力性能研究硕士研究生：张学栋指导教师：马庆位教授学位级别：工学硕士学科、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：2018年1月4日论文答辩日期：2018年3月9日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDeg

2、reeofM.EngTheAnalysisofDiffractionandHeaveDynamicPerformanceforaFloatingWindTurbinePlatformSupportedbyAircushionCandidate:ZhangXuedongSupervisor:Prof.MaQingweiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureAndOceanStructureDateofSubmission:Jan.4th,201

3、8DateofOralExamination:Mar.9th,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授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关

4、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）：导师（签字）：日期：年月日年月日一种气垫式风机支撑平台的绕射及垂荡动力性能研究

5、摘要随着海上风电的利用逐步由浅海海域向较深海海域发展，为开发能适用于30到100米水深海域的漂浮式风机，本文基于国家自然科学基金项目“气垫驳船型浮式风机平台及其水动力性能研究(51379051)”参与设计了一种气垫式风机支撑平台。漂浮式风机在波浪载荷作用下的响应是工程设计必须考虑的因素，本文重点研究该气垫式风机支撑平台的绕射及垂荡动力性能，其难点主要在于气垫平台内部存在的气液自由液面。基于线性势流理论，本文首先介绍了一种应用于对气垫支撑浮体规则波中频域分析的拓展边界积分方程理论。然后通过分离变量法求解了同样存在内域自由面问题的双竖直板绕射问题的解析解，通过与数值方法的计算结果比较验证了该方

6、法的合理性，继而推导了二维矩形气垫支撑结构绕射问题的解析解。通过开展矩形气垫支撑浮体绕射问题的模型试验，试验结果验证了拓展边界积分方程理论的可靠性。并研究了气垫内域自由面兴波和内部脉动压强随入射波频率的变化，分析了气室内自由面兴波与脉动压强之间的关系，比较了气室是否密封及气室高度对内自由面兴波的影响。最后,为计算一种气垫式风机支撑平台的垂荡动力性能，基于线性气动力学理论，相继推导了圆形、环形和扇环形气垫的气动力系数，并代入到气垫支撑浮体的频域运动方程进行数值计算得到该平台在不同频率规则波作用下垂荡运动RAO和气室内部脉动压强的变化。然后计算比较了气垫式风机支撑平台与相应的月池型浮体和普通实

7、浮体平台的垂荡运动性能。研究了气室高度、内部自由液面初始位置、工作水深等对该气垫式风机支撑平台垂荡运动和内部脉动压强的影响，其中为避免平台自由运动周期与波浪外荷载周期接近，重点分析了不同工况下该平台垂荡运动的固有频率。关键字：气垫；风机；自由面兴波；脉动压强；垂荡哈尔滨工程大学硕士学位论文一种气垫式风机支撑平台的绕射及垂荡动力性能研究ABSTRACTWiththeexploitationofoffshorewindpow