海上风电与海洋牧场融合发展趋势与技术挑战

[目的]在“双碳”目标及“海洋强国”战略背景下,以海上风电为代表的海洋可再生能源和以海洋牧场为代表的海洋资源融合发展是未来海洋资源开发利用的新方向、新形势、新机遇。文章针对海上风电与海洋牧场融合发展模式及关键技术进行了综述分析,以向国内相关研究和工程项目提供技术参考。[方法]以我国海洋资源融合开发需求为导向,分析海上风电与海洋牧场融合全球发展趋势,明确我国风渔融合发展的现状与短板;在此基础上,重点剖析了海上风电与海洋牧场融合发展的融合模式、装备设计、工程案例及关键技术问题,最后对我国海上风电与海洋牧场融合发展进行了未来展望。[结果]通过对海上风电与海洋牧场融合发展模式及关键技术问题进行梳理分析,阐明了瓶颈问题及技术挑战,指出了未来突破方向,为我国海上资源综合开发利用提供了科学指导和参考依据。[结论]文章说明了海上风电与海洋牧场融合发展的必要性和可行性,提出了我国海上风电与海洋牧场融合的可行途径。

近海深水区混凝土半潜型浮式风机一体化计算与耦合动力特性分析

[目的]文章旨在探索10 MW级半潜型浮式风机的一体化计算方法并分析其在40~50 m近海深水区的耦合动力响应特性。[方法]以10 MW混凝土半潜型浮式风机为例,构建一体化时域数值计算模型,统计分析其额定发电和极端工况下的平台动力响应和系泊张力特征。[结果]平台水平运动主要受波浪荷载、风荷载和系泊刚度特性的影响,最大水平运动和系泊张力发生在生存工况,垂向运动主要受波浪荷载影响,摇摆运动的均值主要受风荷载影响,上述浮式风机动力响应均满足设计指标。[结论]一体化数值计算方法较好地考虑浮式风机耦合动力特性,由于水深限制,近海深水区的海上漂浮式风机对水平运动约束和系泊非线性问题的优化更为重要,响应极值主要发生在极端工况,上述结论为此类漂浮式海上风机基础结构的研究与设计工作提供了一定的参考。

SPH求解器的开发及其在液舱晃荡数值模拟中的应用

本文提出一种改良的SPH固壁边界条件处理方法,并基于此开发适用于模拟液舱晃荡的数值求解器。采取该求解器对液舱晃荡现象进行数值模拟,结果与相关文献结果相当吻合,验证了其可靠性和准确性。在此基础上,通过计算分析横荡状态下不同隔板高度液舱晃荡时所产生的壁面压力和液体重心高度变化趋势,探讨了隔板高度对液舱晃荡的影响规律和物理机制,并为防荡隔板的设计提出合理建议。

漂浮式海上风机平台阻尼结构设计与研究

[目的]为了寻求经济有效的漂浮式风机水动力性能提升方案,研究了加装垂荡板的设计方案,从而提升浮体水动力阻尼性能和减摇效果,最终改善漂浮式海上风电机输出功率的稳定性。[方法]以10 MW半潜型浮式风机为例,通过计算流体力学的方法,探讨了垂荡板结构不同设计参数对于提升漂浮式风机基础水动力阻尼的效用,寻找出优化设计方案。[结果]经过优化设计后的垂荡板结构垂荡阻尼较原结构增大14.9%,摇摆阻尼增大19.1%,而“梅花形”边缘垂荡板垂荡运动阻尼较原始模型提升36.98%。[结论]揭示泄涡产生与垂荡板水动力阻尼改善的形成机理,创新性地提出“梅花形”垂荡板结构,有效改善浮体垂荡运动的阻尼性能,上述结论为此类漂浮式海上风机基础结构的研究与设计工作提供重要参考。