| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-9页 |
| 第一章 绪论 | 第14-27页 |
| 1.1 选题背景及意义 | 第14-19页 |
| 1.1.1 世界海上风电产业的发展概况 | 第15-17页 |
| 1.1.2 我国海上风电产业的发展概况 | 第17-18页 |
| 1.1.3 海上风电所具有的独特优势 | 第18-19页 |
| 1.2 海上风电的关键技术及相关研究进展 | 第19-24页 |
| 1.2.1 海上风力机气动性能分析 | 第19-21页 |
| 1.2.2 海上风力机水动力性能分析 | 第21-22页 |
| 1.2.3 海上风力机整体水动力和气动力耦合分析 | 第22-24页 |
| 1.3 本文研究内容及论文框架 | 第24-27页 |
| 第二章 数值模型理论基础 | 第27-34页 |
| 2.1 OpenFOAM 软件包介绍 | 第27-29页 |
| 2.2 naoe-FOAM-SJTU 求解器介绍 | 第29-30页 |
| 2.3 风力机网格旋转的处理 | 第30-33页 |
| 2.3.1 多重参考系法 | 第30-31页 |
| 2.3.2 滑移网格方法 | 第31-32页 |
| 2.3.3 Overset 重叠网格方法 | 第32-33页 |
| 2.4 本章小结 | 第33-34页 |
| 第三章 风轮三维气动力学性能分析 | 第34-53页 |
| 3.1 引言 | 第34页 |
| 3.2 叶片模型建立 | 第34-36页 |
| 3.3 基本理论 | 第36-37页 |
| 3.4 网格划分 | 第37-39页 |
| 3.5 风轮绕流场的三维数值模拟 | 第39-44页 |
| 3.5.1 涡的分布 | 第39-41页 |
| 3.5.2 推力和扭矩 | 第41-42页 |
| 3.5.3 压力系数 Cp | 第42-43页 |
| 3.5.4 法向载荷系数 Cn 和切应载荷系数 Ct | 第43-44页 |
| 3.6 不同叶片数风力机风轮的三维数值仿真 | 第44-51页 |
| 3.6.1 计算模型和网格 | 第45-46页 |
| 3.6.2 涡的分布 | 第46-47页 |
| 3.6.3 横风向尾迹区域风速 | 第47-48页 |
| 3.6.4 风轮的推力、转矩和脉动载荷 | 第48-49页 |
| 3.6.5 不同叶片数风轮叶片压力系数对比 | 第49-51页 |
| 3.7 本章小结 | 第51-53页 |
| 第四章 风力机整体气动力学分析 | 第53-73页 |
| 4.1 引言 | 第53页 |
| 4.2 上风向型风力机叶片与塔架的相互作用 | 第53-62页 |
| 4.2.1 计算网格 | 第54页 |
| 4.2.2 尾涡结构 | 第54-57页 |
| 4.2.3 塔架对风轮推力和叶片压力系数的影响 | 第57-60页 |
| 4.2.4 塔架压力分布 | 第60-62页 |
| 4.3 风剪切对上风向型风力机叶片和尾涡结构的影响 | 第62-68页 |
| 4.3.1 大气边界层风速廓线的实现 | 第62-64页 |
| 4.3.2 推力的时历曲线 | 第64-65页 |
| 4.3.3 涡的分布 | 第65-66页 |
| 4.3.4 尾流场分析 | 第66-68页 |
| 4.4 上风向风力机和下风向风力机气动力性能的对比研究 | 第68-72页 |
| 4.4.1 尾涡结构图 | 第68-69页 |
| 4.4.2 极限流线 | 第69-71页 |
| 4.4.3 架与叶片相互作用的速度等值线 | 第71-72页 |
| 4.5 本章小结 | 第72-73页 |
| 第五章 海上风力机水动力性能分析 | 第73-103页 |
| 5.1 引言 | 第73-75页 |
| 5.2 基本理论 | 第75-78页 |
| 5.2.1 控制方程 | 第75-76页 |
| 5.2.2 自由面处理 | 第76页 |
| 5.2.3 消波区处理 | 第76-77页 |
| 5.2.4 六自由度运动方程 | 第77-78页 |
| 5.3 规则波作用下东海大桥海上风电场基座水动力性能分析[66] | 第78-90页 |
| 5.3.1 群桩式高桩承台结构 | 第78页 |
| 5.3.2 数值波浪水池模型 | 第78-81页 |
| 5.3.3 计算网格 | 第81-82页 |
| 5.3.4 基座所受波浪力和矩 | 第82-83页 |
| 5.3.5 钢桩柱和承台相互作用分析 | 第83-84页 |
| 5.3.6 波浪爬高 | 第84-88页 |
| 5.3.7 自由面速度场和压力场云图 | 第88-90页 |
| 5.3.8 上浪冲击压力 | 第90页 |
| 5.4 孤立波作用下东海大桥海上风电场基座水动力性能分析[69] | 第90-95页 |
| 5.4.1 数值水池设置 | 第91页 |
| 5.4.2 计算模型和网格 | 第91-92页 |
| 5.4.3 二维波浪验证 | 第92页 |
| 5.4.4 网格收敛性验证 | 第92-93页 |
| 5.4.5 波浪爬高 | 第93-94页 |
| 5.4.6 钢桩柱受力 | 第94-95页 |
| 5.4.7 承台上浪脉冲压力 | 第95页 |
| 5.5 海上浮式风力机停摆作用下水动力性能分析 | 第95-102页 |
| 5.5.1 计算模型 | 第96-97页 |
| 5.5.2 二维波浪的验证 | 第97-98页 |
| 5.5.3 网格划分 | 第98-99页 |
| 5.5.4 浮式风力机受力分析 | 第99页 |
| 5.5.5 浮式风力机的运动相应 | 第99-100页 |
| 5.5.6 流场分析 | 第100-102页 |
| 5.6 本章小结 | 第102-103页 |
| 第六章 海上风力机整体耦合分析 | 第103-116页 |
| 6.1 引言 | 第103-104页 |
| 6.2 多重参考系耦合程序开发 | 第104-106页 |
| 6.3 多重参考系计算结果 | 第106-108页 |
| 6.3.1 风浪耦合 | 第106-107页 |
| 6.3.2 固定式海上风力机耦合 | 第107-108页 |
| 6.4 制动线理论介绍及程序开发 | 第108-112页 |
| 6.4.1 制动线理论 | 第108-111页 |
| 6.4.2 制动线方法耦合程序开发 | 第111-112页 |
| 6.5 制动线理论耦合结果 | 第112-116页 |
| 第七章 总结与展望 | 第116-121页 |
| 7.1 全文总结 | 第116-118页 |
| 7.2 研究展望 | 第118-121页 |
| 参考文献 | 第121-127页 |
| 致谢 | 第127-129页 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 | 第129页 |
