半潜式平台漂浮式风力机阵列平台普通海况动态响应研究

为保证漂浮式风电场在环境载荷复杂的海洋环境中稳定正常工作,以半潜式平台为研究对象,建立了基于Umarine Semi Submersible平台的阵列式风电场。通过FORTRAN程序语言求解气动载荷,采用水动力学软件AQWA,基于辐射/绕射理论并结合有限元方法,研究了风波耦合作用下半潜式平台时频动态响应。结果表明：阵列半潜式平台漂浮式风电场可有效提升平台抗首摇、横摇能力;固定悬链线可降低平台横荡运动幅值与纵荡响应;共用系泊系统的阵列平台机舱振动稳定性更佳。     

海上风力机橡胶及泡沫铝材料防护装置性能研究

为研究不同本构橡胶与泡沫铝材料用于海上风力机防护装置的抗撞能力,基于非线性动力学理论,采用LS-DYNA软件模拟吃水量5 000 t船舶低速撞击装配主体材料分别为Ogden橡胶、Mooney-Rivlin橡胶及Aluminum foam泡沫铝防护装置的4 MW单立柱三桩基础海上风力机过程,对接触力、撞深、能量耗散、损伤及塔顶运动进行分析。结果表明：Aluminum foam较Ogden与Mooney-Rivlin材料防护装置可降低最大接触力与最大撞深,其疏松多孔结构可吸收大量能量且降低反弹动能;在Aluminum foam材料保护下风力机塔架塑性变形与塔顶正向位移更小,安全性更高。     

基于分形特征的海上风力机防护装置设计研究

根据分形理论设计一种分形防护装置,基于非线性动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA模拟5000 t船舶与设有不同阶数防护装置的4 MW海上风力机碰撞过程,分析研究不同阶数防护装置的防护效果。结果表明：较橡胶材料实心防护装置,分形防护装置可有效降低接触力,延长接触时间;分形结构可提高防护装置内能转化能力,促进外层钢壳吸能,并提升橡胶内能耗散;分形防护装置应力峰值更低,高应力区域更广,可使更大面积材料发挥防护作用,有效降低撞深。不同阶数分形结构的抗撞性能与分形孔受撞后变形状况有关,其中一阶分形结构提升防护装置抗撞性能最优。     

海上风力机设孔防护装置性能研究

为避免因船舶碰撞造成巨大经济损失,提出正多边形、椭圆及圆形3种海上风力机设孔防护装置。基于非线性动力学理论,采用瞬态动力学有限元软件LS-DYNA,模拟加装设孔防护装置时单立柱三桩基础受5000t船舶以2m/s速度正向碰撞过程,以分析设孔防护装置抗撞性能优劣。结果表明:橡胶材料所释放的弹性势能可使船舶动能降为零后回弹至初始动能50%;正多边形设孔防护装置采取边垂直撞击方向布局防护效果优于角垂直撞击方向;采用边与内壁切向平行(或短轴沿径向)策略布置孔可有效降低最大接触力;所研究的4种正多边形中,随内角增大防护性能增强;对14种不同直径圆孔防护装置研究发现:随孔径增大吸能效果及撞深越显著;径厚比对装置耐久度及经济性有重要影响。     

分形结构橡胶、泡沫铝海上风力机防护装置性能研究

为避免船舶-风力机碰撞造成巨大损失，提升海上风力机防护装置抗撞性能，将笛卡尔分形结构应用于橡胶及泡沫铝材料设计防护装置，基于非线性动力学理论，采用ANSYS/LS-DYNA模拟5000 t船舶碰撞安装分形结构橡胶、泡沫铝防护装置4 MW单立柱三桩海上风力机基础过程，对比分析研究不同材料防护装置采用分形结构后防护性能优劣。结果表明：较橡胶材料，泡沫铝防护装置吸能效果更好，显著提升防护装置能量耗散能力；分形结构作用于不同材料具有不同表现，应用于泡沫铝材料降低接触力效果更显著，而应用于橡胶在提升耗能、降低塔顶响应方面表现更佳。