海上漂浮式风力机Spar平台结构优化设计探究

以NREL 5MW海上风力机OC3-Hywind型Spar平台为研究对象,建立平台有限元模型,采用有限元方法分析了100年一遇极端海况下Spar平台的结构强度,并在满足结构强度要求的条件下,采用响应面优化设计方法,以平台结构自身重量为目标函数,对平台的内部结构进行优化设计。优化结果表明:优化后平台的结构强度符合设计规范要求;平台内部的各种肋板与加强筋的结构尺寸更加合理,并减少了平台结构的用钢量,降低了Spar平台的建造成本。

不同工况下漂浮式风力机整机动态特性对比分析

本文以OC3-Hywind Spar平台5 MW漂浮式风力机为基础建立整机模型,采用气动-水动-伺服-弹性全耦合软件FAST,模拟计算风力机在3种经典工况下的整机动力特性并对比分析。结果表明:风轮扭矩与风力机功率的变化趋势基本一致,但扭矩波动更为剧烈,风轮轴向推力受到风速和波浪周期的影响;不同工况下塔基动态载荷差异较大,但前后弯矩是主要受力方向;平台的纵荡和纵摇的变化最为剧烈,波浪对平台摇荡具有明显抑制作用;3种工况下导缆器张力与锚碇张力随时间变化规律十分相似,且系泊缆的最大张力变化规律与平台纵荡变化规律一致。