海上浮式风力机系统环境载荷及耦合运动性能研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第13-27页 |
| 1.1 研究意义及背景 | 第13-14页 |
| 1.2 国内外海上风电现状及发展 | 第14-16页 |
| 1.2.1 海上固定基础的风电现状及发展 | 第14-15页 |
| 1.2.2 海上浮式风电现状及发展 | 第15-16页 |
| 1.3 海上浮式风力机系统的分类及特点 | 第16-19页 |
| 1.3.1 海上浮式风力机系统的概念 | 第16-18页 |
| 1.3.2 不同浮式风力机支撑平台的特点比较 | 第18-19页 |
| 1.4 国内外研究综述 | 第19-25页 |
| 1.4.1 风力机的气动性能研究 | 第19-21页 |
| 1.4.2 支撑平台的水动力性能研究 | 第21-23页 |
| 1.4.3 海上浮式风力机系统耦合运动研究 | 第23-24页 |
| 1.4.4 海上浮式风力机系统水动力试验研究 | 第24-25页 |
| 1.5 论文创新点 | 第25-26页 |
| 1.6 论文主要工作内容 | 第26-27页 |
| 第2章 水平轴风力机气动载荷与性能研究 | 第27-57页 |
| 2.1 概述 | 第27-28页 |
| 2.2 气动载荷与性能预报方法 | 第28-36页 |
| 2.2.1 坐标系的建立 | 第28-29页 |
| 2.2.2 动量叶素理论 | 第29-33页 |
| 2.2.3 失速修正 | 第33-34页 |
| 2.2.4 叶尖和轮毂损失修正 | 第34页 |
| 2.2.5 动态尾流模型 | 第34-35页 |
| 2.2.6 偏航修正 | 第35-36页 |
| 2.2.7 生存工况风载荷模拟 | 第36页 |
| 2.3 海上湍流风数值模拟 | 第36-39页 |
| 2.3.1 风场基本特性 | 第36页 |
| 2.3.2 湍流风谱 | 第36-37页 |
| 2.3.3 相关函数 | 第37页 |
| 2.3.4 谐波合成法 | 第37-38页 |
| 2.3.5 快速傅里叶变换 | 第38-39页 |
| 2.4 风力机变桨控制仿真 | 第39-45页 |
| 2.4.1 控制策略 | 第40页 |
| 2.4.2 风轮数学模型 | 第40-41页 |
| 2.4.3 PID 控制器仿真 | 第41-45页 |
| 2.5 气动载荷与性能预报的程序流程 | 第45页 |
| 2.6 算例及结果分析 | 第45-55页 |
| 2.6.1 风载荷模拟 | 第45-48页 |
| 2.6.2 湍流风模拟 | 第48-50页 |
| 2.6.3 变桨控制仿真结果 | 第50-54页 |
| 2.6.4 风载荷对比 | 第54-55页 |
| 2.7 本章小结 | 第55-57页 |
| 第3章 SPAR 式风力机平台的水动力性能研究 | 第57-79页 |
| 3.1 概述 | 第57-59页 |
| 3.2 波浪理论 | 第59-61页 |
| 3.2.1 规则波 | 第59-60页 |
| 3.2.2 不规则波 | 第60-61页 |
| 3.3 波浪载荷 | 第61-64页 |
| 3.3.1 坐标系的建立 | 第61-62页 |
| 3.3.2 单位长度的波浪力 | 第62页 |
| 3.3.3 单位长度的粘性力 | 第62-63页 |
| 3.3.4 平台底部非线性载荷 | 第63页 |
| 3.3.5 自由面处的非线性载荷 | 第63页 |
| 3.3.6 垂荡板的水动力载荷 | 第63-64页 |
| 3.3.7 水动力系数的确定 | 第64页 |
| 3.4 流载荷 | 第64-65页 |
| 3.5 锚泊系统载荷 | 第65-66页 |
| 3.6 海上浮式风力机系统的时域耦合运动方程 | 第66-67页 |
| 3.7 海上浮式风力机系统合力的计算 | 第67页 |
| 3.8 瞬时自由面的确定 | 第67页 |
| 3.9 水动力性能预报的程序流程 | 第67-68页 |
| 3.10 算例及结果分析 | 第68-77页 |
| 3.10.1 SPAR 式风力机平台 | 第68-70页 |
| 3.10.2 规则波中的运动响应 | 第70-71页 |
| 3.10.3 不规则波中的运动响应 | 第71-77页 |
| 3.11 本章小结 | 第77-79页 |
| 第4章 海上浮式风力机锚泊系统数值模拟 | 第79-87页 |
| 4.1 理论方法 | 第79-83页 |
| 4.1.1 静力分析 | 第79-82页 |
| 4.1.2 动力分析 | 第82页 |
| 4.1.3 风载荷的处理 | 第82-83页 |
| 4.2 锚泊方案 | 第83-84页 |
| 4.2.1 布置形式 | 第83页 |
| 4.2.2 锚泊参数 | 第83-84页 |
| 4.3 结果分析 | 第84-86页 |
| 4.3.1 环境条件 | 第84页 |
| 4.3.2 静力分析 | 第84-85页 |
| 4.3.3 动力分析 | 第85-86页 |
| 4.4 本章小结 | 第86-87页 |
| 第5章 海上浮式风力机系统耦合运动及性能研究 | 第87-108页 |
| 5.1 概述 | 第87页 |
| 5.2 海上浮式风力机系统的时域耦合分析方法 | 第87-90页 |
| 5.2.1 半耦合方法 | 第87-89页 |
| 5.2.2 全耦合方法 | 第89-90页 |
| 5.3 耦合特性分析 | 第90-101页 |
| 5.3.1 浮式平台运动对风力机性能的影响 | 第90-96页 |
| 5.3.2 风载荷对浮式平台运动的影响 | 第96-101页 |
| 5.4 全耦合时域结果 | 第101-104页 |
| 5.5 耦合与非耦合结果对比 | 第104-107页 |
| 5.6 本章小结 | 第107-108页 |
| 第6章 海上浮式风力机系统水动力试验研究 | 第108-122页 |
| 6.1 试验设备及仪器 | 第108页 |
| 6.2 相似定律 | 第108-109页 |
| 6.3 试验模型 | 第109-111页 |
| 6.3.1 无垂荡板模型 | 第110页 |
| 6.3.2 带垂荡板模型 | 第110-111页 |
| 6.4 试验方案及规划 | 第111-113页 |
| 6.4.1 试验模型调试 | 第111页 |
| 6.4.2 锚泊线的安装与调试 | 第111-112页 |
| 6.4.3 风载荷模拟装置的安装 | 第112-113页 |
| 6.5 试验内容 | 第113-115页 |
| 6.5.1 自由衰减试验 | 第113页 |
| 6.5.2 规则波试验 | 第113-114页 |
| 6.5.3 不规则波试验 | 第114-115页 |
| 6.6 试验与数值结果的对比 | 第115-120页 |
| 6.6.1 自由衰减 | 第115-116页 |
| 6.6.2 规则波 | 第116-118页 |
| 6.6.3 不规则波 | 第118-120页 |
| 6.7 本章小结 | 第120-122页 |
| 结论 | 第122-126页 |
| 参考文献 | 第126-134页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 | 第134-135页 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目 | 第135-136页 |
| 致谢 | 第136-137页 |
| 附录A NREL-5MW 风力机参数 | 第137-140页 |
| 附录B 浮式平台参数设计 | 第140-141页 |
| 附录C 非线性波浪载荷及运动方程的推导 | 第141-142页 |
