鋼筋混凝土海上浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)的性能研究.pdf

1、當(dāng)前的海上風(fēng)電場一般采用固定式基礎(chǔ),但在水深大于50m的海域,固定式基礎(chǔ)因成本過高而不再適用,浮式風(fēng)機(jī)為開發(fā)深水海域的風(fēng)能資源提供了一種較經(jīng)濟(jì)的選擇。雖然國際上已提出了很多概念設(shè)計(jì)方案,并且已有數(shù)座浮式風(fēng)機(jī)進(jìn)行了全尺寸樣機(jī)試驗(yàn),如挪威的Hywind,美國的WindFloat和日本的CompactSemi-sub等;但世界上至今還是沒有浮式風(fēng)電場,究其原因還是浮式風(fēng)機(jī)的成本太高,而鋼結(jié)構(gòu)的浮式平臺(tái)可能是造成其成本過高的因素之一。
　

2、　相對于目前浮式平臺(tái)主要采用的鋼結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有成本低、耐腐蝕和施工簡便等優(yōu)點(diǎn)。因此本文提出了適用于5 MW風(fēng)機(jī)的鋼筋混凝土半潛型浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)的概念設(shè)計(jì)方案,并進(jìn)行了穩(wěn)定性、水動(dòng)力性能和強(qiáng)度等性能研究,研究結(jié)果表明概念設(shè)計(jì)方案滿足相關(guān)規(guī)范的要求,證明了鋼筋混凝土浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)的可行性。主要內(nèi)容有:
　　(1)總結(jié)了浮式風(fēng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,提出半潛型浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)的初步設(shè)計(jì)流程圖和今后優(yōu)化設(shè)計(jì)的方向;綜述了半潛型浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)在性能分

3、析方面的研究,包括穩(wěn)定性分析、水動(dòng)力性能研究和強(qiáng)度分析等,提出了在這些研究領(lǐng)域中有待進(jìn)一步解決的問題。
　　(2)基于重心移動(dòng)原理,考慮浮式平臺(tái)的靜平衡角和搖擺周期等因素,提出了適用于半潛型浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)的初穩(wěn)性高度限值計(jì)算公式;從進(jìn)水角的角度分析浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)在大傾角穩(wěn)定性中的最不利傾斜軸問題;采用SESAM軟件建立概念設(shè)計(jì)方案中浮式平臺(tái)的數(shù)值模型,研究了其完整穩(wěn)定性和破艙穩(wěn)定性。
　　(3)介紹了波浪力計(jì)算的相關(guān)理論,推導(dǎo)浮

4、體在波浪荷載作用下的運(yùn)動(dòng)方程;建立半潛型浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)的水動(dòng)力模型,計(jì)算了浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)在橫搖、縱搖和垂蕩三個(gè)自由度上的響應(yīng)幅值算子(Response Amplitude Operators,簡稱RAOs),分析了RAOs的幅值和峰值周期;最后研究了垂蕩板結(jié)構(gòu)對垂蕩響應(yīng)的影響。
　　(4)建立浮式平臺(tái)的整體有限元模型,采用規(guī)范推薦的方法計(jì)算風(fēng)荷載和流荷載,采用基于譜分析的方法對不同荷載工況下的波浪周期和浪向進(jìn)行搜索,在頻域內(nèi)計(jì)算關(guān)鍵截