浮式海上风电结构动力响应分析与疲劳损伤研究
浮式海上风电结构动力响应分析与疲劳损伤研究【摘要】:风能是一种清洁、安全、永续的可再生能源。深海所蕴藏风能更加丰富和优质。但随着海域的加深,海洋环境也变得更加复杂与恶劣。同时结构长
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM614
【目录】:
- 摘要5-7
- Abstract7-12
- 1 引言12-27
- 1.1 研究背景及意义12-14
- 1.2 国内外海上风电发展现状及未来发展趋势14-17
- 1.3 国内外海上风电研究现状17-24
- 1.3.1 浮式风机主要环境荷载的计算17-18
- 1.3.2 海上风机基础结构形式18-21
- 1.3.3 海上风机空气动力特性与整体结构响应分析21-23
- 1.3.4 结构疲劳损伤研究与寿命评估23-24
- 1.4 本文研究内容24-27
- 2 海洋环境载荷的计算理论27-37
- 2.1 风荷载的计算27-28
- 2.2 空气动力载荷的计算28-30
- 2.2.1 叶素-动量理论28-29
- 2.2.2 FAST系列分析软件概述29-30
- 2.3 波浪载荷的计算30-35
- 2.3.1 波浪理论的适用范围30-35
- 2.3.2 Morison公式35
- 2.4 海流载荷的计算35-36
- 2.4.1 海流特性35-36
- 2.4.2 海流载荷36
- 2.5 本章小结36-37
- 3 典型浮式海上风机动力性能的对比分析37-55
- 3.1 三种典型浮式风机模型的建立37-43
- 3.1.1 Semi浮式风机37-39
- 3.1.2 Spar浮式风机39-41
- 3.1.3 TLP浮式风机41-43
- 3.1.4 5MW风机结构43
- 3.2 荷载组合工况43-45
- 3.3 频域内水动力分析45-46
- 3.4 时域内耦合运动响应分析46-51
- 3.4.1 作业工况46-49
- 3.4.2 生存工况49-51
- 3.5 结构动力响应对于波高和风速的敏感性分析51-53
- 3.5.1 结构响应对于波高的敏感性分析51-52
- 3.5.2 结构响应对于风速的敏感性分析52-53
- 3.6 本章小结53-55
- 4 环境荷载作用下浮式海上风机Semi结构动力响应研究55-65
- 4.1 荷载工况55
- 4.2 频域内结构参数敏感性分析55-59
- 4.2.1 立柱间距的影响分析55-56
- 4.2.2 立柱直径的影响分析56-57
- 4.2.3 结构吃水的影响分析57-58
- 4.2.4 压水板的影响分析58-59
- 4.3 时域内运动响应的敏感性分析59-64
- 4.3.1 立柱间距的影响分析59-60
- 4.3.2 立柱直径的影响分析60-61
- 4.3.3 结构吃水的影响分析61-62
- 4.3.4 压水板的影响分析62-64
- 4.4 本章小结64-65
- 5 浮式海上风机Semi结构系泊系统疲劳寿命研究65-82
- 5.1 海洋结构的疲劳分析理论65-68
- 5.1.1 T-N曲线理论66-67
- 5.1.2 累积损伤理论67-68
- 5.2 海洋结构疲劳寿命的评估方法68-75
- 5.2.1 频域疲劳分析法68-69
- 5.2.2 时域疲劳分析法69-75
- 5.3 结构和环境参数75-76
- 5.3.1 系泊模型75
- 5.3.2 环境参数75-76
- 5.4 单一荷载作用下基础系缆的疲劳分析76-80
- 5.4.1 风机荷载单独作用下系缆的疲劳寿命分析76-77
- 5.4.2 波浪荷载单独作用下系缆的疲劳寿命分析77-78
- 5.4.3 风机荷载与波浪荷载产生的疲劳损伤对比分析78-80
- 5.5 荷载耦合作用下基础系缆的疲劳分析80-81
- 5.6 本章小结81-82
- 6 总结与展望82-85
- 6.1 总结82-83
- 6.2 展望83-85
- 参考文献85-89
- 致谢89-90
- 个人简历90
- 发表的学术论文90
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