系泊形式对浮式风力机动力响应的影响

• Published in: 华南理工大学学报（自然科学版） Vol. 51; no. 8; pp. 80 - 88
• Main Authors: 张若瑜, 李耀隆, 李焱, 李昊然, 黎国彦, 唐友刚
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 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 01.08.2023
• Subjects: 浮式风力机; mooring system; 动力响应; 系泊系统; dynamic response; 耦合数值模型; offshore wind turbines; coupled numerical model
• ISSN: 1000-565X
• DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220250

TM315; 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.