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Multi-Objective Optimization for Hydrodynamic Performance of A Semi-Submersible FOWT Platform Based on Multi-Fidelity Surrogate Models and NSGA-Ⅱ Algorithms 被引量:1
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作者 QIAO Dong-sheng MEI Hao-tian +3 位作者 QIN Jian-min TANG Guo-qiang LU Lin OU Jin-ping 《China Ocean Engineering》 CSCD 2024年第6期932-942,共11页
This study delineates the development of the optimization framework for the preliminary design phase of Floating Offshore Wind Turbines(FOWTs),and the central challenge addressed is the optimization of the FOWT platfo... This study delineates the development of the optimization framework for the preliminary design phase of Floating Offshore Wind Turbines(FOWTs),and the central challenge addressed is the optimization of the FOWT platform dimensional parameters in relation to motion responses.Although the three-dimensional potential flow(TDPF)panel method is recognized for its precision in calculating FOWT motion responses,its computational intensity necessitates an alternative approach for efficiency.Herein,a novel application of varying fidelity frequency-domain computational strategies is introduced,which synthesizes the strip theory with the TDPF panel method to strike a balance between computational speed and accuracy.The Co-Kriging algorithm is employed to forge a surrogate model that amalgamates these computational strategies.Optimization objectives are centered on the platform’s motion response in heave and pitch directions under general sea conditions.The steel usage,the range of design variables,and geometric considerations are optimization constraints.The angle of the pontoons,the number of columns,the radius of the central column and the parameters of the mooring lines are optimization constants.This informed the structuring of a multi-objective optimization model utilizing the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ(NSGA-Ⅱ)algorithm.For the case of the IEA UMaine VolturnUS-S Reference Platform,Pareto fronts are discerned based on the above framework and delineate the relationship between competing motion response objectives.The efficacy of final designs is substantiated through the time-domain calculation model,which ensures that the motion responses in extreme sea conditions are superior to those of the initial design. 展开更多
关键词 semi-submersible fowt platforms Co-Kriging neural network algorithm multi-fidelity surrogate model NSGA-II multi-objective algorithm Pareto optimization
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波浪能浮子与半潜式风机基础的耦合作用
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作者 张帆 梁海志 +1 位作者 乔东生 许学建 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2026年第1期35-43,共9页
针对波浪能浮子与半潜式风机基础的风浪集成发电装置,分析波浪作用下浮子与风机基础的耦合作用机理。本文基于WEC-Sim工具箱建立集成发电装置的半物理数值模型,分析规则波、不规则波和风浪联合作用下波浪激振力和波浪能装置动力摄取系... 针对波浪能浮子与半潜式风机基础的风浪集成发电装置,分析波浪作用下浮子与风机基础的耦合作用机理。本文基于WEC-Sim工具箱建立集成发电装置的半物理数值模型,分析规则波、不规则波和风浪联合作用下波浪激振力和波浪能装置动力摄取系统阻尼对风机基础运动响应的影响规律。因波浪激振力的作用,波浪能浮子对风机基础的控制作用不同于传统的调谐质量阻尼系统,其控制效果并不总是有利于抑制平台基础运动,应对其采取主动、半主动控制策略;增加波浪能装置会改变浮式平台的固有周期,并且随着动力摄取系统阻尼的增加而减小;随着动力摄取系统阻尼增大,风机基础的基频响应得到明显抑制。 展开更多
关键词 浮式风机 半潜式风机基础 集成装置 势流理论 耦合作用 运动响应 波浪激振力 动力摄取系统
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带碰撞的MRE-PTMD对海上浮式风机半主动控制研究
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作者 李书进 杨益博 +1 位作者 赵源 王瑞勃 《振动与冲击》 北大核心 2025年第16期1-11,28,共12页
考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine,FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈,在频域上有时表现为激励频率,且随激励频率的变化而变化,在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对其进行振动控制时出现频率失调... 考虑到海上浮式风机(floating offshore wind turbine,FOWT)因存在整体晃动导致背景响应强烈,在频域上有时表现为激励频率,且随激励频率的变化而变化,在使用传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对其进行振动控制时出现频率失调和效果不佳等现象,该研究设计并提出了一种带碰撞的磁流变弹性体变刚度调谐质量阻尼器(magnetorheological elastomer-pounding tuned mass damper,MRE-PTMD)对FOWT实施半主动控制。在该控制装置中,利用MRE的刚度可调特性,通过半主动控制技术实现阻尼器频率的实时调节,保持对FOWT的最优控制,同时引入限位挡板对MRE材料加以保护并实现碰撞耗能。以驳船型FOWT为例,建立了包含控制装置的17自由度动力方程,对其在风浪联合作用下的减振性能及参数影响进行了研究,并与传统TMD进行了对比。结果表明,所提控制装置能通过对结构响应的实时追踪适时调节阻尼器的控制参数,相比传统TMD有更佳的减振性能和适应性。参数分析表明,增大阻尼器质量比是提升MRE-PTMD工作性能的有效途径,通过对阻尼器质量比及碰撞参数的合理设计可在不过多影响减振效果的情况下实现对MRE的保护及控制装置小型化。 展开更多
关键词 海上浮式风机(fowt) 半主动控制 调谐质量阻尼器(TMD) 磁流变弹性体(MRE) 碰撞耗能
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浮式风机平台参数化设计与稳性校核方法研究
4
作者 潘其云 王晓东 +2 位作者 李晓辉 郎海波 姚加桂 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第4期1140-1151,共12页
随着海上风电向着深远海发展,漂浮式风电机组凭借明显的成本优势受到广泛的重视。浮式平台是漂浮式风电机组的支撑部件,其成本占总成本约1/3左右,浮式平台的优化设计对漂浮式风电机组的降本增效具有重要意义。浮式平台在波浪载荷与上部... 随着海上风电向着深远海发展,漂浮式风电机组凭借明显的成本优势受到广泛的重视。浮式平台是漂浮式风电机组的支撑部件,其成本占总成本约1/3左右,浮式平台的优化设计对漂浮式风电机组的降本增效具有重要意义。浮式平台在波浪载荷与上部结构作用下呈现复杂的多自由度运动,稳性与动态响应特性是其重要的设计考虑因素。本文研究了半潜浮式平台的主参数化设计方法,建立了半潜浮式平台参数化模型。本方法利用静力学平衡和海洋浮式平台的设计规范,初步确定半潜式平台的主尺寸,并自主设计开发了稳性校核算法程序,利用该程序对设计的平台进行了稳性校核,并对设计阶段平台稳性的影响因素进行了研究。 展开更多
关键词 漂浮式风电机组 半潜式平台 平台设计 稳性。
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Load-measurement method for floating offshore wind turbines based on a long short-term memory (LSTM) neural network
5
作者 Yonggang LIN Xiangheng FENG +1 位作者 Hongwei LIU Yong SUN 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 2025年第5期456-470,共15页
Complicated loads encountered by floating offshore wind turbines(FOWTs)in real sea conditions are crucial for future optimization of design,but obtaining data on them directly poses a challenge.To address this issue,w... Complicated loads encountered by floating offshore wind turbines(FOWTs)in real sea conditions are crucial for future optimization of design,but obtaining data on them directly poses a challenge.To address this issue,we applied machine learning techniques to obtain hydrodynamic and aerodynamic loads of FOWTs by measuring platform motion responses and wave-elevation sequences.First,a computational fluid dynamics(CFD)simulation model of the floating platform was established based on the dynamic fluid body interaction technique and overset grid technology.Then,a long short-term memory(LSTM)neural network model was constructed and trained to learn the nonlinear relationship between the waves,platform-motion inputs,and hydrodynamic-load outputs.The optimal model was determined after analyzing the sensitivity of parameters such as sample characteristics,network layers,and neuron numbers.Subsequently,the effectiveness of the hydrodynamic load model was validated under different simulation conditions,and the aerodynamic load calculation was completed based on the D'Alembert principle.Finally,we built a hybrid-scale FOWT model,based on the software in the loop strategy,in which the wind turbine was replaced by an actuation system.Model tests were carried out in a wave basin and the results demonstrated that the root mean square errors of the hydrodynamic and aerodynamic load measurements were 4.20%and 10.68%,respectively. 展开更多
关键词 Floating offshore wind turbine(fowt) Long short-term memory(LSTM)neural network Machine learning technique Load measurement Hybrid-scale model test
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延伸薄板附体对浮式风机平台水动力影响研究
6
作者 薛瑛杰 王金光 +1 位作者 赵伟文 万德成 《水动力学研究与进展(A辑)》 北大核心 2025年第3期480-487,共8页
为提升浮式风机平台水动力性能以应对更加复杂恶劣的海洋环境,可在平台垂荡浮筒底部增设延伸薄板附体结构。基于自研计算流体力学水动求解器naoe-FOAM-SJTU,该文开展了自由衰减实验,分析了不同布置形式、不同延伸长度下薄板附体对浮式... 为提升浮式风机平台水动力性能以应对更加复杂恶劣的海洋环境,可在平台垂荡浮筒底部增设延伸薄板附体结构。基于自研计算流体力学水动求解器naoe-FOAM-SJTU,该文开展了自由衰减实验,分析了不同布置形式、不同延伸长度下薄板附体对浮式风机平台水动力性能影响。通过数值模拟发现:适当增加薄板延伸长度能有效增长浮式风机平台垂荡运动固有周期,但只有水平布置形式下的薄板能够降低衰减运动的振幅;无因次阻尼系数会随水平薄板延伸宽度的增加而增加,随垂直薄板延伸高度的增加而减小。该文还开展了泻涡分析,发现相较于原始平台,水平布置的薄板能够抑制脱落涡对浮体的二次作用,加快能量耗散。 展开更多
关键词 漂浮式风机平台 延伸薄板附体 自由衰减 数值模拟 运动抑制
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强台风环境下风机吊装状态耦合响应分析
7
作者 朱兆强 胡志荣 +3 位作者 彭昌阳 蒋田 黄柳生 金晶哲 《中国海洋平台》 2025年第4期27-33,87,共8页
对码头吊装状态下漂浮式风机在非窗口期或突遇台风情况下的系统响应进行仿真模拟。建立码头吊装状态漂浮式风机一体化数值仿真模型,准确模拟极端台风工况下的海洋环境及其他环境载荷特性,进一步通过非线性时域仿真对吊装状态下漂浮式风... 对码头吊装状态下漂浮式风机在非窗口期或突遇台风情况下的系统响应进行仿真模拟。建立码头吊装状态漂浮式风机一体化数值仿真模型,准确模拟极端台风工况下的海洋环境及其他环境载荷特性,进一步通过非线性时域仿真对吊装状态下漂浮式风机开展一体化耦合分析,针对不同工况、叶片安装数量、叶片方位角开展敏感性分析。结果表明:在强台风环境码头吊装状态下漂浮式风机对波浪条件较为敏感,波浪条件主要决定所需靠球的抵抗刚度;叶片安装数量的变化引起上部风机所受风载荷的变化,同时叶片安装数量的变化会对非环境载荷入流方向的风机运动产生较大的影响;风机系统响应对于叶片安装方位角的变化并不敏感。 展开更多
关键词 漂浮式风机 吊装 台风 码头
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平台运动对海上浮式风机的气动性能影响研究 被引量:17
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作者 叶小嵘 张亮 +1 位作者 吴海涛 赵静 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期123-126,共4页
研究了浮式平台的运动响应对风机气动性能影响.利用动量叶素理论及变速变桨比例积分微分(PID)控制技术,考虑了低于额定风速、额定风速、高于额定风速3种工况,对NREL 5MW水平轴风机随浮式平台运动的气动性能进行了模拟和分析.仿真结果表... 研究了浮式平台的运动响应对风机气动性能影响.利用动量叶素理论及变速变桨比例积分微分(PID)控制技术,考虑了低于额定风速、额定风速、高于额定风速3种工况,对NREL 5MW水平轴风机随浮式平台运动的气动性能进行了模拟和分析.仿真结果表明:浮式平台的运动使风轮产生了与遭遇波浪同频的周期性载荷,同时浮式平台的运动响应幅值越大,低于额定风速时的平均功率越高,且额定风速时的平均功率越低,而高于额定风速时的平均功率基本不变. 展开更多
关键词 海上漂浮式风力机 相对风速 运动响应 气动性能 动量叶素理论 比例积分微分(PID)控制
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半潜式海上浮式风力机平台随机响应特性分析 被引量:11
9
作者 吴海涛 张亮 +1 位作者 马勇 赵静 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期111-115,121,共6页
为了研究风力机平台的运动特性,利用风压模型模拟风力机气动载荷,基于势流理论和莫里森方程计算平台水动力,采用准静态悬链线理论模拟系泊系统,利用海洋工程工具SESAM软件建立了完整高效的风力机系统数值模型.针对自主设计的半潜式海上... 为了研究风力机平台的运动特性,利用风压模型模拟风力机气动载荷,基于势流理论和莫里森方程计算平台水动力,采用准静态悬链线理论模拟系泊系统,利用海洋工程工具SESAM软件建立了完整高效的风力机系统数值模型.针对自主设计的半潜式海上浮式风力机基础进行了水动力分析,数值分析结果与实验值符合较好.通过系统运动响应的统计数据和响应频谱研究了风力机气动载荷对风力机平台运动特性的影响.研究结果表明:该系统数值模型时效性较好,可真实反映浮式风力机平台的运动特性,风力机载荷在大幅增加平台的纵摇和纵荡响应的同时会对纵荡和系泊载荷频谱产生最直接的主导性影响. 展开更多
关键词 海上浮式风力机 气动载荷 半潜式平台 随机响应特性 频谱分析
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海上浮式风机气动性能数值模拟 被引量:7
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作者 吴俊 丁金鸿 +2 位作者 何炎平 赵永生 刘亚东 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2016年第3期38-46,共9页
采用计算流体动力学(CFD)方法,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对OC3-Hywind Spar浮式平台支撑的NREL5 MW风机进行气动性能模拟。对固定式风机的数值模型做网格无关性验证,同时考虑垂直风切变的影响,并将数值结果与NREL设计数据进行对... 采用计算流体动力学(CFD)方法,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对OC3-Hywind Spar浮式平台支撑的NREL5 MW风机进行气动性能模拟。对固定式风机的数值模型做网格无关性验证,同时考虑垂直风切变的影响,并将数值结果与NREL设计数据进行对比以验证模型的有效性。在FLUENT软件中,设定嵌入式滑移网格和用户定义程序(UDF)来模拟风机叶轮随平台的周期运动,分别研究浮式平台的纵荡、纵摇和首摇运动对风机气动荷载的影响。数值结果表明平台的纵荡和纵摇运动对输出功率影响较大,且平台运动幅值越大周期越低,其气动荷载变化越剧烈。合理控制平台的运动幅值对提高浮式风机的发电性能和疲劳强度有很大作用。 展开更多
关键词 海上浮式风机 计算流体动力学 气动性能 六自由度运动
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Study on TMD Control on Stability Improvement of Barge-Supported Floating Offshore Wind Turbine Based on the Multi-Island Genetic Algorithm 被引量:8
11
作者 DING Qin-wei LI Chun +3 位作者 CHENG Shan-shan HAO Wen-xing HUANG Zhi-qian YU Wan 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2019年第3期309-321,共13页
A floating offshore wind turbine (FOWT) has a great potential in producing renewable energy as offshore wind resource is rich in deep sea area (water deeper than 60 m) where fixed foundations are cost-effective or dep... A floating offshore wind turbine (FOWT) has a great potential in producing renewable energy as offshore wind resource is rich in deep sea area (water deeper than 60 m) where fixed foundations are cost-effective or deployable. However, compared with a fixed-bottom installation, FOWT has to suffer more extreme loads due to its extra degrees of freedom. Therefore, the stability of an FOWT is a key challenge in exploiting offshore deep-water wind. Focusing on the stability of barge-type FOWT, this paper is to investigate the effect of passive structural control by equipping a tuned mass damper (TMD) on the nacelle. The turbulent wind with sharp fluctuations is established both in velocity and inflow direction based on standard Kaimal turbulence spectrum as suggested in the standard IEC61400-2. The irregular wave is generated according to the Pierson-Moskowitz spectrum. The dynamic structural characteristics of FOWT are calculated based on the fully coupled aero-hydro-servo-elastic solver FAST. Evidence has shown that the proposed method of the nacelle-based TMD is effective in controlling stability of an FOWT, as the sway and roll motions of barge and the side-side displacement of tower top decreased significantly. With the increase of mass, the side-side displacement of tower-top and the amplitude of roll motion of barge reveal a trend of increasing first and then decreasing. The stiffness and damping have little effect. Furthermore, the multi-island genetic optimization algorithm (MIGA) is employed to find globally optimum structural parameters (mass, stiffness and damping) of the TMD. The optimum structure parameters of TMD are achieved when the mass is 21393 kg, damping is 13635 N/(m/s) and stiffness is 6828 N/m. By adopting the optimized TMD, stability of roll motion of barge and side-side displacement of tower-top increase up to 53% and 50% respectively when compared with the normal TMD. The simulation results verify the validity and reliability of the proposed TMD control and the optimization methods. 展开更多
关键词 fowt BARGE TMD MIGA wind wave STABILITY
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浮式海上风电机组试验模型相似准则与风荷载模拟装置 被引量:3
12
作者 李玉刚 赵志峰 任年鑫 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2016年第2期4-7,共4页
浮式海上风电机组(FOWT)作为一门新兴的前沿学科,相关研究强烈地依赖波浪水池模型试验,模型试验结果的准确性和可靠性不仅取决于模型本身能否反映实际结构的几何与力学特征,而且取决于试验环境能否重现自然的海洋环境。因此,当前适用于F... 浮式海上风电机组(FOWT)作为一门新兴的前沿学科,相关研究强烈地依赖波浪水池模型试验,模型试验结果的准确性和可靠性不仅取决于模型本身能否反映实际结构的几何与力学特征,而且取决于试验环境能否重现自然的海洋环境。因此,当前适用于FOWT波浪水池模型试验的相似准则和风荷载模拟技术研究显得尤为重要,分别针对以上两方面内容阐述了当前国内外研究现状及存在的问题,为FOWT波浪水池模型试验提供有益的借鉴。 展开更多
关键词 浮式海上风电机组 模型试验 相似准则 风荷载
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海上浮式风机水池模型试验方法及其研究进展 被引量:7
13
作者 郭子伟 孟龙 +1 位作者 赵永生 何炎平 《中国海洋平台》 2016年第6期1-8,14,共9页
目前海上浮式风机新概念层出不穷,但是目前针对这些风机的水池模型试验较少。风、浪、流水池模型试验对于正确预报海上浮式风力发电机的水动力性能、空气动力性能以及二者的耦合运动具有十分重要的作用。重点研究了海上浮式风机的水池... 目前海上浮式风机新概念层出不穷,但是目前针对这些风机的水池模型试验较少。风、浪、流水池模型试验对于正确预报海上浮式风力发电机的水动力性能、空气动力性能以及二者的耦合运动具有十分重要的作用。重点研究了海上浮式风机的水池模型试验方法,包括相似准则、试验工况和测试项目等。同时,对具有代表性的几组海上浮式风机概念及其水池模型试验方案进行了介绍。 展开更多
关键词 海上浮式风力发电机 模型试验 相似准则 试验工况
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Spar型浮式风电基础结构涡激运动实验研究 被引量:1
14
作者 孙洪源 黄维平 +2 位作者 李磊 常爽 胡凡俊 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3412-3418,共7页
对Spar型浮式风电基础结构进行水槽模型实验研究,并借鉴海洋石油领域的减涡措施,为模型安装螺旋侧板作为对比。测试不同约化速度和固有频率下的运动响应及顺流向、横流向动水压力,从响应幅值、涡泄频率、受力分析和运动轨迹等多个角度出... 对Spar型浮式风电基础结构进行水槽模型实验研究,并借鉴海洋石油领域的减涡措施,为模型安装螺旋侧板作为对比。测试不同约化速度和固有频率下的运动响应及顺流向、横流向动水压力,从响应幅值、涡泄频率、受力分析和运动轨迹等多个角度出发,分析其涡激运动的关键特征。研究表明:涡激运动锁定区前后阶段,涡泄频率与固有频率比值随约化速度呈线性增加,且锁定区前St≈0.18,锁定区后St≈0.14;螺旋侧板对运动轨迹、频率改变十分明显,其减涡效果显著。 展开更多
关键词 Spar 浮式风力机 涡激运动 模型试验
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Research on Dynamic Response Characteristics of 6 MW Spar-Type Floating Offshore Wind Turbine 被引量:4
15
作者 MENG Long HE Yanping +2 位作者 ZHOU Tao ZHAO Yongsheng LIU Yadong 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2018年第4期505-514,共10页
A 6 MW spar-type floating offshore wind turbine (FOWT) model is put forward and a fully coupled aero-hydro-servo-elastic time domain model is established in the fatigue, aerodynamics, structures and turbulence (FAS... A 6 MW spar-type floating offshore wind turbine (FOWT) model is put forward and a fully coupled aero-hydro-servo-elastic time domain model is established in the fatigue, aerodynamics, structures and turbulence (FAST) code. Influence rules of wind 10ad and wave load on the characteristics of 6 MW spar-type FOWT are investigated. Firstly, validation of the model is carried out and a satisfactory result is obtained. The maximal deviations of rotor thrust and power between simulation results and reference values are 4.54% and -2.74%, respectively. Then the characteristics, including rotor thrust, rotor power, out-of-plane blade deflection, tower base fore-aft bending moment, and mooring line tension, are researched. The results illustrate that the mean value of dynamic response characteristics is mainly controlled by the wind-induced action. For characteristics of tower base fore-aft bending moment and platform pitch motion, the oscillation is dominated by the wave-induced action during all conditions considered. For characteristics of out-of-plane blade tip deflection and mooring line tension, the oscillation is commanded by combination effect of wave and wind loads when the wind speed is lower than the rated wind speed (hereinafter referred to as below rated wind speed) and is controlled by the wave-induced action when the wind speed is higher than the rated wind speed (hereinafter referred to as above rated wind speed). As to the rotor thrust and power, the oscillation is dominated by the wind induced action at below rated wind speed and by the combination action of wind and wave loads at above rated wind speed. The results should be useful to the detailed design and model basin test of the 6 MW spar-type FOWT. 展开更多
关键词 floating offshore wind turbine(fowt) time domain response wind and wave loads dynamic response characteristics
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浮式风机平台在规则波和定常风作用下的动力响应分析 被引量:7
16
作者 唐耀 范菊 +1 位作者 邹早建 缪国平 《中国海洋平台》 2014年第1期50-56,共7页
使用SESAM软件建立OC3一Hywind 5MW Spar型浮式风机模型,计算了时域内有系泊平台在规则波和均匀定常风作用下的动力响应。通过对时域结果进行谱分析,发现在风和波浪的作用下,系泊平台的运动可分为与锚链和平台固有频率有关的低频部分和... 使用SESAM软件建立OC3一Hywind 5MW Spar型浮式风机模型,计算了时域内有系泊平台在规则波和均匀定常风作用下的动力响应。通过对时域结果进行谱分析,发现在风和波浪的作用下,系泊平台的运动可分为与锚链和平台固有频率有关的低频部分和与波浪频率有关的高频部分;通过对时城结果进行最大值分析,发现系泊平台的运动是由作用于风机的风力和波浪共同决定的,运动的幅值随着风力和波浪周期的增大而增大。研究成果可为浮式风机的优化设计提供一定的指导,并可为将来的相关试验研究提供参考。 展开更多
关键词 浮式风机 规则波 均匀定常风 动力响应
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浮式风机平台设计研究综述 被引量:4
17
作者 张建华 王小宇 +1 位作者 刘志成 张艺巍 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期21-31,共11页
大力发展风力发电技术是国家推动能源低碳转型、实现“双碳”目标的核心路径。随着陆上风电和近海风电资源开发逐渐饱和,风电开发从近岸走向深远海成为风电行业发展必然的趋势,而浮式风机平台的研发与优化是推进海上风电向深远海区域发... 大力发展风力发电技术是国家推动能源低碳转型、实现“双碳”目标的核心路径。随着陆上风电和近海风电资源开发逐渐饱和,风电开发从近岸走向深远海成为风电行业发展必然的趋势,而浮式风机平台的研发与优化是推进海上风电向深远海区域发展的关键。基于对国内外浮式风机平台发展现状的研究,进一步分析浮式风机平台设计中气动载荷、水动力载荷、系泊系统、耦合分析方法以及常用数值模拟工具的研究现状,重点梳理以提升结构稳性和降低成本为驱动的浮式风机平台的关键技术思路及构型特点,总结浮式风机平台优化的研究现状,以及其设计中存在的问题与挑战,以期为相关领域研究人员提供技术参考。 展开更多
关键词 浮式风机平台 结构创新 稳性 结构优化
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考虑阻尼比的Spar式浮式风力机基础结构涡激运动特性研究 被引量:4
18
作者 孙洪源 张举明 +2 位作者 单亦石 林海花 焦波 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期154-160,共7页
利用数值模拟方法对不同阻尼比条件下Spar式浮式风力机基础结构进行涡激运动特性的研究。从涡激运动响应幅值、频率比、位移、升力及拖曳力等方面研究Spar式浮式风力基础结构涡激运动的关键特性。研究表明:涡激运动上端分支对应的频率比... 利用数值模拟方法对不同阻尼比条件下Spar式浮式风力机基础结构进行涡激运动特性的研究。从涡激运动响应幅值、频率比、位移、升力及拖曳力等方面研究Spar式浮式风力基础结构涡激运动的关键特性。研究表明:涡激运动上端分支对应的频率比为f_(y)/f_(n)≈1,且该分支出现最大幅值。随着阻尼比的增大,上端分支约化速度范围有减小趋势。低阻尼比下,力与位移的曲线出现"拍"现象;下端分支对应的频率比f_(y)/f_(n)均大于1,不随阻尼的改变而发生变化。上端分支与下端分支间,存在一过渡区域,该区域对应的斯托哈尔数St≈0.17,不随阻尼比的改变而改变。 展开更多
关键词 Spar 浮式风力机 涡激运动 阻尼比
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Coupled Aerodynamic and Hydrodynamic Analysis of Floating Offshore Wind Turbine Using CFD Method 被引量:1
19
作者 Wu Jun Meng Long +1 位作者 Zhao Yongsheng He Yanping 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2016年第1期80-87,共8页
To simulate floating offshore wind turbine(FOWT)in coupled wind-wave domain via CFD method,the NREL 5MW wind turbine supported by the OC3-Hywind Spar platform is modeled in the STAR-CCM+ software.Based on the Reynolds... To simulate floating offshore wind turbine(FOWT)in coupled wind-wave domain via CFD method,the NREL 5MW wind turbine supported by the OC3-Hywind Spar platform is modeled in the STAR-CCM+ software.Based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)equations and re-normalisation group(RNG)k-εturbulence model,the rotor aerodynamic simulation for wind turbine is conducted.Numerical results agree well with the NREL data.Taking advantage with the volume of fluid(VOF)method and dynamic fluid body interaction(DFBI)technology,the dynamic responses of the floating system with mooring lines are simulated under the coupled wind-wave sea condition.The free-decay tests for rigid-body degrees of freedom(DOFs)in still water and hydrodynamic tests in a regular wave are performed to validate the numerical model by comparing its result with the results simulated by FAST.Finally,the simulations of the overall FOWT system in the coupled wind-wave flow field are carried out.The relationship between the power output and dynamic motion responses of the platform is investigated.The numerical results show that the dynamic response of wind turbine performance and platform motions all vary in the same frequency as the inlet wave.During platform motion,the power output of wind turbine is more sensitive than the thrust force.This study may provide some reference for further research in the coupled aero-hydro simulation of FOWT. 展开更多
关键词 floating offshore wind turbine(fowt) computational fluid dynamics(CFD) aerodynamic perform ance dynamic fluid body interaction
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基于动力特性的南海浮式风力机多准则评价 被引量:2
20
作者 孟珣 田会元 李鑫 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2062-2067,共6页
基于海上大功率风力机动力特性约束和海洋环境激励要素特征,采用理想最优多准则评估方法,综合考虑海上施工、安装、运营的环境影响、经济性能和结构水动力特性,比较评价南海环境条件下,3种不同大功率浮式风力机——Barge、Spar和TLP的... 基于海上大功率风力机动力特性约束和海洋环境激励要素特征,采用理想最优多准则评估方法,综合考虑海上施工、安装、运营的环境影响、经济性能和结构水动力特性,比较评价南海环境条件下,3种不同大功率浮式风力机——Barge、Spar和TLP的整体工作性能。研究结果表明:浮式Spar风力机为给定条件下的理想最优。该方法可用于南海风力发电深水开发结构选型和新型结构开发的综合评价及方案决策。 展开更多
关键词 海上浮式风力机 动力特性 BARGE Spar TLP 多准则评价 优劣解距离法
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