半潜型垂直轴风机纵荡下气动载荷特性

为了研究半潜式垂直轴浮式风机纵荡运动对风机气动载荷的影响,本文建立了5MW浮式风机、平台、系泊系统全非线性耦合的计算模型,采用流体固体交互方法和重叠网格技术对风浪双激励下平台纵荡运动时的风机气动载荷进行分析,研究了不同速比下纵荡运动对转矩系数、叶片推力系数、能量利用率的变化规律,并与相同速比下陆地垂直轴风机进行比较。结果表明:高速比下平台以较高纵荡均值做高频小幅振荡;回复运动时转矩系数大于正向运动时转矩系数;能量利用率系数在中低速比时大于陆地风机;叶片推力系数和转矩系数变化趋势相同。本文的研究结论对于分析浮式风力机叶片载荷和估算深远海风场年发电量具有理论指导意义。     

半潜型风电浮式基础运动特性试验研究

针对5 MW海上风机半潜型浮式基础的运动特性进行模型试验研究,考虑系泊线、塔柱及叶片,采用1∶50的比例制作浮式基础在内的风机系统模型,设计加工了人工风场产生风载荷。通过无接触式光学六自由度三维运动测量仪测量模型在风浪联合作用下的运动响应,测试不同海况、不同风速下的风机系统运动响应,得到了风机系统的固有运动特性,幅频响应特性,以及定常风对浮式风机纵荡、垂荡、纵摇的影响规律。通过实验结果,评估了风机浮式基础在不同海况下的发电作业和生存能力。     

桩土参数对海上风机基础结构动力特性的影响分析

基于风机基础结构的动力学响应模型,考虑桩土相互作用对海上风机桩基础结构力学特性的影响,进行了主要桩土参数对基础结构动力响应的敏感度分析研究。结果表明,桩土参数对结构动力响应有显著影响,不同参数对于结构动力响应的敏感度不同,不同土壤的同一参数对于结构的动力响应敏感度亦不同。并给出了全粘土、全砂土、半粘土半砂土3种地基模型中参数敏感度大小排序,对海上风机基础结构的设计具有重要指导意义。     

基于知识图谱的海上浮式风机领域可视化分析

为从众多的主题、内容和方法中充分了解浮式风机领域的研究热点和演进趋势,本文以CiteSpace信息可视化软件作为研究工具,选取1999～2019年Web of Science(WoS)核心数据库与中国知网核心数据库相关文献进行浮式风机领域可视化研究,分别从研究热点、演进趋势、科研合作以及期刊分析等方面进行研究分析.研究...     

半潜式船台船舶下水的动力学分析

分析船舶建造工程中半潜式船台上布置的不同船舶,能否在已知潮位下顺利下水,以及下水过程中船舶运动的最大速度和滑程;提出了船舶下水的动力学分析方法;采用三维数值积分准确计算动浮力(矩),分3个阶段全面考虑各受力的成分,采用四阶龙格-库塔方法来求解运动方程,预报结果与多次实船下水测量结果比较,表明提出的分析方法是可行的。     

风浪联合作用下半潜式平台运动响应分析

提出风浪联合作用下深海半潜式生活平台随机运动响应的分析方法.首先,基于50对现场实测风速和波浪数据的相干函数分析,提出深海脉动风速和波浪过程的相干函数模型及其参数估计方法,并由平均样本相干函数估计出模型参数;其次,由脉动风速和波浪的互谱密度矩阵生成深海风速和波浪的随机样本,建立基于风、浪时历输入的SeSam软件分析技术...     

深水半潜式钻井平台动力定位实时交互仿真系统

为了模拟深水半潜式钻井平台在复杂海况下的动态响应,对动力定位平台的低频运动与环境载荷进行了数学建模.根据深水钻井平台海上作业的安全等级要求,设计并搭建了DP-3级动力定位实时交互式仿真系统,该交互系统主要包括DP-3级动力定位控制系统与视景仿真系统.给出了DP-3级动力定位控制系统的体系结构.详细阐述了视景仿真系统与D...     

重力式基础陆上风机结构长期动力特性试验研究

为了揭示陆上风机服役期间动力特性发展规律,针对现有重力式基础支撑的陆上风机结构开展1∶50缩尺模型试验,结合相似性理论获得风机结构在服役状态下的整机频率和阻尼演变规律. 建立顶部集中质量—塔架—基础的简化模型,基于相似性理论和循环加载装置开展7组相关试验. 试验结果表明：陆上风机结构自振频率比在运行期间呈增长的趋势,且增长速率随着循环加载次数增加逐渐减小,结构阻尼比则呈逐渐减小的发展趋势;在循环加载过程中,基底土体应变水平和荷载频率对结构动力稳定性的影响较大.     

复合加载模式下海上风机圆形浅基础亚塑性宏单元模型

海上风机基础不但承受着上部结构传来的竖向荷载、风浪等引起的水平荷载与弯矩,还承受着叶片等旋转机构传来的扭矩。基于亚塑性本构理论框架,引入相应的圆形浅基础广义屈服面函数及塑性势函数,构建了一个六自由度复合加载模式下砂土地基上海上风机基础宏单元模型。为了能够合理描述循环加载条件下基础的宏观力学响应,该模型将等效粒间应变概念引入到广义力与其对应位移关系中。通过对已有模型试验结果的数值模拟,在一定程度上验证了提出的宏单元模型的合理性。     

“南海挑战号”半潜式平台移井优化方法研究

为了解决半潜式平台移井方案计算困难的问题,本文以“南海挑战号”半潜式平台为依托,开展移井优化方法研究。依据多段悬链线控制方程,考虑平台和各井口的位置关系,建立了系泊链长度与顶张力的关系集。采用非支配排序遗传算法,给出了最佳移井路线方案。选取了4组现场移井方案进行对比分析,研究结果表明：所提出的计算方案有效地节约移井所需的时间成本和人力成本。以D₃-D₂移井操作为例,与现场采用方案相比,移井前后系泊链收放总量减少了40.17%,同时平台移井过程中的平稳程度降低了76.45%,大幅度的提高了移井作业平台的效率和安全性。     

二阶波浪力下6 MW单柱浮式风力机动态响应分析

为了实现在中等深度海域浮式风力发电机的规模应用,解决能源短缺问题,针对设计出的新型6MW海上单柱浮式风力机的生存能力进行探讨,利用Sesam软件获取二阶波浪力计算时所需的wamit文件,利用气-液-固-弹性数值软件FAST对该浮式风力发电机进行时域耦合运动响应仿真模拟.分别就不同浪向下平台各自由度的运动响应、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对平台各自由度运动响应的影!响、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对锚链张力和机舱的影响进行了研究.结果表明:首摇运动随浪向角增大而增大,而波浪入射角对其他各自由度运动影响较小;二阶慢漂力对垂荡运动影响显著,且易激发较大的纵摇运动响应,并诱发较大的锚链张力;采用delta-line的系泊系统能够避免产生过大的首摇响应,且系泊系统的最大张力远在破断张力以下,整个风力机系统在恶劣海况下具有良好的生存能力.     

多重分形的海上漂浮式风力机系泊状态特性分析

漂浮式风力机因长期受风浪流作用,系泊极易发生蠕变导致腐蚀加速,增加失效概率,影响平台稳定性。为保证海上漂浮式风力机的安全运行,在系泊蠕变早期阶段实现预警,提出了基于多重分形的漂泊式风力机系泊故障诊断方法。首先,通过变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)方法提取了系泊故障非线性信息,分析了系泊蠕变和不同位置系泊失效对漂浮式风力机稳定性的影响;其次,针对非线性信号具有多测度性特征,采用多重分形去趋势波动分析法提取故障信号特征,并判断系泊是否发生蠕变以及系泊蠕变的位置;最后,对不同位置系泊蠕变下的平台响应数据进行了对比分析。结果表明：原始信号经VMD处理,并采用分形盒维数筛选特征信号,可有效滤除噪声,提取出具有代表性的非线性特征;系泊故障信号呈多重分形特征,通过奇异指数α₀可有效判断系泊蠕变及其位置;通过多重分形去趋势波动分析法分析VMD提取的非线性特征,可根据数据复杂度判断系泊状态。研究结果能够为海上漂浮式风力机系泊的信息提取和故障判断提供理论方法。     

导管架基础海上风机动力响应数值分析

针对导管架基础海上风机（OWTs）,开展台风极端循环荷载下整体结构的动力响应数值计算与分析. 在数值计算中分别采用美国石油学会（API）规范的系列桩-土相互作用模型（p-y、t-z、Q-z）、可考虑桩-土界面竖向强度和刚度循环弱化效应的弹塑性t-z模型以及桩-土侧向弹塑性p-y模型. 数值研究结果表明,t-z弹簧对导管架基础海上风机泥面处抗倾覆弯矩的贡献最大;p-y弹簧的贡献可能为负,其主要作用为抵抗水平力;Q-z弹簧的贡献较小,可忽略不计. 考虑t-z弹簧的循环弱化效应会大大增加基础顶点处的转角响应;考虑t-z、p-y弹簧循环弱化耦合作用,导管架基础的平动更为明显,基础顶点处的位移响应明显增大. 在工程设计中须对桩-土循环弱化效应予以充分考虑.     

风机叶片设计二次开发与气动性能仿真

为了提高叶片设计的精度和效率,根据风机叶片设计的相关理论和方法,对叶片气动外形设计进行研究.以20 kW风机叶片为例,在Wilson法的基础上,利用VB、VC++等编程语言在SolidWorks平台上开发叶片气动外形设计及建模的应用系统.根据输入的设计参数自动生成叶片的三维实体模型,省去了以往设计过程中生成的大量数据的转换和存储,实现叶片的高效,智能化设计.为了对设计结果进行评估,同时验证设计的有效性,针对设计好的叶片模型进行流场仿真分析.结果表明,提出的叶片设计与建模方法能够有效提高风能利用率,缩短风机叶片设计周期,可用于企业对叶片的设计研发,并为叶片结构有限元分析和优化设计平台奠定基础.     

Spar式风力机平台设计及水动力影响因素研究

针对NREL5MW风力机设计Spar式风力机平台并采用频域分析方法对该平台的水动力性能进行分析,研究纵荡板、平台工作水深以及重心高度对其水动力性能的影响。研究表明,垂荡板可将Spar平台的垂荡响应峰值降低至无垂荡板时峰值的1/3。当水深大于设计吃水的4倍时,水深对垂荡运动影响很小,这说明Spar风力机平台适合工作在水深大于4倍平台设计吃水的海域。当加压载后,平台重心低于设计重心的距离在0!0.8倍的设计重浮心距离范围内时,Spar风力机平台实际重心位置的偏离对平台的水动力性能影响较小。分析结果将为海上浮式风力机支撑平台的设计以及水动力性能研究提供参考。     

风力发电机基础环水平度的观测与分析

通过对华能马力风电场风机基础环水平度的观测并分析,提出在风力发电厂的建设中,监控基础环水平度的方法,同时给出预防基础环水平度偏差的措施,以确保风机安装的安全顺利完成.     

水工建筑物基础减压设计与施工

结合肇源农场新建灌溉站基础减压设计的实例，阐述了水工建筑物基础减压的设计步骤和要求、常规做法及注意事项。     

鞍形薄膜结构的风振响应分析及风振系数

对鞍形曲面薄膜结构的风振响应进行了比较详细的参数分析，对该类结构的风振系数进行了初步研究，并给出了风振系数的初步建议值，所得到的一些结果可供工程实践参考。     

基坑支护优化设计的数学模型研究

基坑支护设计属于系统工程设计,包括方案设计和细部结构设计两个层次,相应地,基坑支护设计变量具有层次性、结构性和不确定性．对此,提出了基于搜索的基坑支护协同优化设计分析模型,给出了与方案、细部和子细部优化相对应的数学模型,并讨论了总系统优化与各子系统优化即全局寻优与局部寻优的关系,得出“必须求解能全面反映各子系统间各种耦合关系的总系统才能得到基坑支护系统的全局最优解”的结论。