海上漂浮式风机气动阻尼效应全耦合数值分析

海上漂浮式风机的风轮气动阻尼效应对基础运动有重要影响。建立了基于气动-水动-弹性-伺服的全耦合漂浮式风机数值模型,通过自由衰减动态模拟,利用轮毂单一自由度运动模型评估漂浮式风机的纵摇阻尼水平范围;根据初步评估的纵摇阻尼水平,设置风浪联合工况矩阵对漂浮式风机进行气动阻尼的动态评估。结果表明,动态工况下的漂浮式风机气动阻尼效应与简单评估模型中通过闭环方法计算获得的阻尼曲线变化趋势保持一致;气动阻尼效应对纵摇运动功率谱密度(PSD)曲线影响不显著,能够减缓纵摇运动幅度;与纵摇运动耦合的纵荡固有频率PSD峰值显著体现气动阻尼效应;相同波浪工况下,气动阻尼效应抑制浮体纵摇运动平均值,纵摇PSD曲线及极值统计结果也得出相似结论;小于额定风速时,气动阻尼效应减小纵摇角极大值与平均值之差;高于额定风速时,气动阻尼效应减小浮体纵摇幅值。研究结果为海上漂浮式风机气动阻尼效应评估提供了参考。