波浪能发电平台系泊系统耦合动力响应及水动力分析

本文以一种新型波浪能发电平台为研究对象,分别采用基于三维势流理论的软件Sesam和基于有限体积法的Flow3D软件,对平台和发电浮子进行水动力分析。应用Sesam-HydroD模块计算了平台和发电浮子在频域内的运动响应,将平台和发电浮子的垂荡运动响应进行对比分析,结果表明,在正常海况下,平台与发电浮子垂荡运动相对幅值满足捕能系统的发电需求。应用Flow3D软件对平台整体进行水动力分析,结果表明,平台与发电浮子相对运动振幅在0.3～0.4m间,可满足发电需求。在此基础之上,应用Orcaflex软件,通过时域耦合动力分析的方法,计算了平台在自存工况和作业工况下的运动响应和系泊缆动张力响应,结果表明:在自存工况下,平台锚泊线的安全系数符合规范要求,平台具有良好的安全性能,能够适应恶劣的海洋环境;在作业工况下,平台的垂荡运动响应对波浪方向变化并不敏感,捕能系统不受波浪方向变化的影响,满足发电需求。另外,本文的研究结果能为类似的海洋平台的研究提供建议和参考。

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响。本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险。网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险。初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子。

一种新型简易波浪能平台的整体强度评估

波浪能发电技术是近年世界新能源发展的主流方向之一,本文采用设计波法对一小型振荡浮子点吸收型波浪能发电平台进行整体强度评估。与传统半潜式平台双轴对称的立柱加浮筒的形式不同,该新型平台采用三边对称的六边形浮筒加立柱形式,同时配备垂荡板来抑制平台在波浪作用下的垂荡响应。由于该新型平台特殊的结构形式,本文在强度校核过程中对典型危险状态和浪向角的选取与传统半潜式平台略有差别,也为类似造型的海洋平台的强度校核提供了建议和方法。本文没有采用传统半潜式平台整体强度评估中的典型危险工况去分析,而是在不同波浪方向下,遍历平台在不同波浪周期下的整体波浪应力,再与静水应力组合,从而找到最危险的波浪工况(浪向和周期)加以校核。分析结果表明,该新型平台的整体最大应力多出现在平台浮筒与斜立柱交界处,且需注意斜立柱与浮筒及垂荡板交界处的疲劳问题。