海上浮式風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)特性仿真及軟件開(kāi)發(fā).pdf

1、海上風(fēng)能資源豐富，研發(fā)海上風(fēng)機(jī)成為一種趨勢(shì)。但海洋環(huán)境復(fù)雜，深海風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)承受著風(fēng)載、波浪載荷和流載荷等多種隨時(shí)間和空間變化的隨機(jī)載荷，風(fēng)機(jī)的某些結(jié)構(gòu)如葉片、塔筒和浮式平臺(tái)等也有可能由于外界激勵(lì)力的作用導(dǎo)致破壞。因此針對(duì)海上浮式風(fēng)機(jī)在深海海洋環(huán)境下進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性研究對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。FAST程序軟件是由NREL（美國(guó)國(guó)家能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室）開(kāi)發(fā)的開(kāi)源程序，主要用于仿真風(fēng)機(jī)各個(gè)工況下的載荷。
　　本文利用FAST程序分析海上浮

2、式風(fēng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)海上浮式風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和整機(jī)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性仿真，并開(kāi)發(fā)了海上浮式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與分析軟件。所開(kāi)展的主要工作包括：
　?。?）根據(jù)IEC-61400-3風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)NREL5MW海上浮式風(fēng)機(jī)在風(fēng)載和波浪載荷聯(lián)合作用工況下進(jìn)行載荷分析。
　?。?）根據(jù)線性化理論和模態(tài)分析理論對(duì)海上浮式風(fēng)機(jī)進(jìn)行模態(tài)計(jì)算。分析了風(fēng)機(jī)不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下，風(fēng)機(jī)葉片、塔筒和浮式平臺(tái)各個(gè)自由度方向上的頻率，得到了海上風(fēng)機(jī)的坎貝爾圖。
　

3、?。?）建立了海上浮式風(fēng)機(jī)三維幾何簡(jiǎn)化模型，研究了風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)疲勞。進(jìn)行了共振條件下的載荷進(jìn)行分析，得到了載荷的功率譜密度，利用有限元分析軟件ANSYS分析了結(jié)構(gòu)的振動(dòng)情況，根據(jù)Steinberg理論進(jìn)行疲勞壽命估算。
　?。?）基于VB編譯開(kāi)發(fā)了海上浮式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與分析軟件，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化建模、FAST前處理參數(shù)設(shè)置、FAST分析和結(jié)果后處理生成報(bào)告功能，為海上浮式風(fēng)機(jī)提供了設(shè)計(jì)分析工具。
　　本文研究表明，極端工況下風(fēng)機(jī)載