深海漂浮式风力机整机结构动态特性建模与仿真.pdf

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1、第26卷第2期系统仿真学报◎)1．26No．22014年2月JournalofSystemSimulationFeb．2014深海漂浮式风力机整机结构动态特性建模与仿真高伟，李春，叶舟，吴攀(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)摘要：深海风力机因其役环境的复杂性，在产品开发阶段需要对各种载荷条件下的整机结构特性进行分析，并开发相应的分析或仿真系统。在已有研究基础上，开发了深海漂浮式风力机整机仿真系统，该系统主要由风力机气动模块、漂浮式海洋平台水动力模块和整机结构动力学模块三部分组成。其仿真算法核心为采罱动态子结构法将枢动力栽荷与气动载荷同时扣载勃整机结构动力学模

2、块界面一亡，实现气动和水动耦舍务缮动力劳栏的求解。为检验仿真模型的可信性，利用该系统对NREL基准的5MW漂浮式风力机进行结构动力学仿真分析。缮栗表刃型可以求气和水窍舍拳斧‘咎力／豫。同时，研究表明深海漂浮式风力机在风与海浪载荷条件下，其漂浮式平台会产生相应的摇荡运动，气动与水动力载荷相互耦合耐结构动力响应及功率波动有着显著影响。关键词：漂浮式风力机；动态仿真；假设模态法；海洋水动力学中图分类号：TP15；TK83文献标识码：A文章编号：1004—731X(2014)02—0481-08DynamicCharacteristicsModelingandSimulationof

3、EntireDeep-seaFloatingWindTurbineGAOWei，LIChun，YEZhou，WUPan(SchoolofEnergyandPowerEngineering，UniversityofShanghaiforScience&Technology,Shanghai200093，China)Abstract：Becauseoftheoperatingenvironmentcomplexityofdeep—seaFloatingWindTurbine，itisnecessarytocalculateandanalyzethewholestructurech

4、aracteristicsunderdiferentloadingconditions，anddevelopthecorrespondingsimulationsysteminthephaseofproductdevelopment．Onthebasisofformerachievement，deep—waterfloatingwindturbinestructuredynamicsmodelwasconstructed．Thismodelismainlycomposedbythreeparts，awindturbineaerodynamicsmodule，afloating

5、ofshoreplatformhydrodynamicmoduleandastructuraldynamicsmodule．Thecoresimulationalgorithmisadynamicsubstructuremethod,whichputsthehydrodknamicloadandaerod)，namicloadintotheinterfaceofstructuredynamicsmodule．Itimplementsthesolvingofthestructuraldynamicequationundertheaerod)’namicandhydrod3nam

6、iccouplingconditions．Inordertotestthefeasibilityofthesimulationmodel，thismodelwasusedforthewholedynamicssimulationanalysisofNRELbenchmark5MWfloatingwindturbine．resultsshowthatthesimulationmodelcansolvetheproblemofstructuraldynamicsinaerod)namicandhydrodynamicincouplingcondition．Atthesametim

7、e，theresultsindicatethatfloatingplatformofdeepfloatingwindturbinewillgeneratethecorespondingmotionsunderthewindandwaveloadingconditions，whichhasasignificantimpactofstructuresresponseandthepowerfluctuationsunderaerodynamicandhydrodynamiccouplingload．Keywo