华南理工大学学报(自然科学版)

作者：张若瑜, 李耀隆, 李焱, 等

单位：天津大学 天津市港口与海洋工程重点实验室/水利工程仿真与安全国家重点实验室/建筑工程学院，天津 300350

关键词：系泊系统,动力响应,浮式风力机,耦合数值模型

基金：国家自然科学基金资助项目(52001230);中国博士后科学基金资助项目(2021T140506);天津市自然科学基金资助项目(21JCQNJC00330);上海交通大学海洋工程国家重点实验室开放基金资助项目(GKZD010081);天津市研究生科研创新项目(2022SKY074)

系泊系统是影响浮式风力机动力响应的关键因素，关系到风力机系统的安全与效率。为研究不同系泊系统对浮式风力机动力响应的影响，以一种新型浅吃水型浮式基础为研究对象，基于该基础储备浮力大的特点，分别采用悬链线式与张力腿式两种不同系泊系统，用于海上5 MW漂浮式风力机定位。建立风力机-基础-系泊系统耦合动力学数值模型，基于叶素-动量理论计算气动载荷，运用势流理论计算水动力载荷，采用三维有限元动力分析模型分别计算两种系泊缆张力。基于该耦合数值模型，对两种漂浮式风力机在作业状态下的动力响应特性进行时域计算，计算结果表明：在额定作业海况下，对比悬链线式系泊系统，采用张力腿式系泊的浮式风力机的纵荡运动均值减少0.7 m，垂荡运动幅值减少39%，同时纵摇运动均值和幅值显著降低，采用张力腿式系泊系统的浮式风力机具有更好的基础运动性能，但其系泊缆内张力均值与幅值更大，同时风机输出功率与风轮叶尖变形的变化幅值也更显著。因此，对于文中提出的新型浮式基础，采用张力腿式的系泊方式具有更好的运动性能，但其系泊安全性与发电效率不如采用悬链线式的系泊方式。

来源：2023年第8期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看华南理工大学学报(自然科学版)杂志2023年第8期