基于浮式风力机平台的分形特征垂荡板强迫振荡水动力特性

垂荡板因其具有增大水动力阻尼及附加质量的优点而广泛应用于海洋工程领域。将分形理论应用于垂荡板的结构设计,提出一种具有分形特征孔的垂荡板,运用Fluent的自定义函数并结合动网格技术对不同垂荡板模型进行数值模拟,研究其水动力特性。对比分析了不同振幅下实心、不同分形阶数（透空率）以及规则孔垂荡板的水动力特性,得到了不同垂荡板垂向力时间历程曲线、附加质量系数Cm和阻尼系数Cd以及涡量云图。结果表明：振动周期不变时,随振幅的增大,各垂荡板Cd值随之减小,最终趋于平稳,而Cm值随之增大;比较不同分形阶数时,Cm值随分形阶数增加而减小,Cd值随分形阶数增加而先增大后减小,在分形阶数为二阶时,Cd值最大;相同透空率时,分形孔和规则孔垂荡板Cm值大致相等,分形孔Cd值较规则孔有较大提升,最大提升为17.83%,平均为14.74%。由此可见,较之普通开孔垂荡板,分形特征垂荡板具有优越的性能。

Spar式风力机平台设计及水动力影响因素研究

针对NREL5MW风力机设计Spar式风力机平台并采用频域分析方法对该平台的水动力性能进行分析,研究纵荡板、平台工作水深以及重心高度对其水动力性能的影响。研究表明,垂荡板可将Spar平台的垂荡响应峰值降低至无垂荡板时峰值的1/3。当水深大于设计吃水的4倍时,水深对垂荡运动影响很小,这说明Spar风力机平台适合工作在水深大于4倍平台设计吃水的海域。当加压载后,平台重心低于设计重心的距离在0!0.8倍的设计重浮心距离范围内时,Spar风力机平台实际重心位置的偏离对平台的水动力性能影响较小。分析结果将为海上浮式风力机支撑平台的设计以及水动力性能研究提供参考。

海上浮式风机平台弱非线性耦合动力响应分析

为了准确有效地预报海上浮式风力机载荷与运动响应,本文针对系泊平台系统提出一种弱非线性间接时域方法。风力机平台遭遇的入射波作用力和静水恢复力直接在瞬时湿表面上积分计算获得;散射力采用线性势流理论处理;平台系泊力由悬链线方程计算得到。以OC3-Hywind spar风力机平台为对象进行了计算与分析,与线性方法相比,弱非线性方法得到的幅值响应算子(response amplitude operator,RAO)更大,且能够反映波浪力和恢复力与平台响应的相互影响。由于考虑了瞬时湿表面的影响,弱非线性方法计算结果更为合理,可以更好地反映大波高海况的波浪力特征,因而更加适合高海况下的平台运动性能分析。