新型多立柱张力腿型浮式风力机概念设计与耦合动力特性研究
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新型多立柱张力腿型浮式风力机概念设计与耦合动力特性研究
论文目录
摘要
第1-6页
ABSTRACT
第6-9页
缩略语中英文对照表
第10-16页
第1章 绪论
第16-35页
1.1 引言
第16-19页
1.2 浮式风力机发展现状及趋势
第19-24页
1.2.1 浮式风力机概念的提出与发展
第19-22页
1.2.2 浮式风力机分类及特点
第22-24页
1.3 张力腿型浮式风力机研究进展
第24-30页
1.3.1 新型浮式平台概念设计研究
第24-25页
1.3.2 非线性波浪载荷与耦合动力响应研究
第25-27页
1.3.3 水池模型试验研究
第27-28页
1.3.4 极限载荷与疲劳载荷计算研究
第28-29页
1.3.5 研究趋势
第29-30页
1.4 本论文的研究内容和创新点
第30-34页
1.4.1 本文的研究背景和意义
第30页
1.4.2 研究目标和拟解决的关键性问题
第30-31页
1.4.3 主要研究内容及方法
第31-33页
1.4.4 论文的创新性
第33-34页
1.5 本章小结
第34-35页
第2章 浮式风力机耦合动力分析理论基础
第35-65页
2.1 概述
第35页
2.2 水平轴风力机空气动力学
第35-51页
2.2.1 风力机翼型
第36-38页
2.2.2 雷诺数对翼型空气动力特性的影响
第38-39页
2.2.3 动量—叶素理论
第39-45页
2.2.4 叶片的三维旋转效应
第45-46页
2.2.5 叶片动态失速
第46-48页
2.2.6 叶片动态入流
第48-49页
2.2.7 塔影效应
第49-50页
2.2.8 塔筒空气动力载荷
第50-51页
2.3 三维无航速频域势流理论
第51-58页
2.3.1 坐标系定义
第51页
2.3.2 速度势
第51-55页
2.3.3 流体辐射力和绕射力
第55页
2.3.4 二阶波浪载荷
第55-58页
2.4 时域水动力载荷
第58-61页
2.4.1 时域一阶波浪载荷
第58-59页
2.4.2 时域二阶波浪载荷
第59页
2.4.3 辐射载荷
第59-60页
2.4.4 静水载荷
第60-61页
2.4.5 粘性拖曳阻尼力
第61页
2.4.6 流载荷
第61页
2.5 浮式风力机时域耦合运动方程
第61-64页
2.6 本章小结
第64-65页
第3章 多立柱张力腿型浮式风力机概念设计研究
第65-106页
3.1 概述
第65-68页
3.2 概念设计方法及流程
第68-70页
3.3 设计基本依据
第70-79页
3.3.1 设计要求
第70-71页
3.3.2 设计规范和标准
第71-72页
3.3.3 风力机参数
第72-75页
3.3.4 塔筒参数
第75-76页
3.3.5 设计环境条件
第76-79页
3.4 总体方案构思及主尺度选取
第79-99页
3.4.1 总体方案
第79-81页
3.4.2 主尺度确定
第81-83页
3.4.3 平台重量控制
第83-86页
3.4.4 张力腿式系泊系统设计
第86-87页
3.4.5 SAFOWind拟静力性能分析
第87-91页
3.4.6 固有频率选择
第91-95页
3.4.7 总体设计方案优化研究
第95-99页
3.5 设计汇总
第99-102页
3.5.1 主要设计参数汇总
第99-100页
3.5.2 总布置图
第100-101页
3.5.3 基本结构图
第101-102页
3.6 造价分析
第102-105页
3.7 本章小结
第105-106页
第4章 多立柱张力腿型浮式风力机水池模型试验研究
第106-148页
4.1 概述
第106页
4.2 相似准则与尺度效应
第106-114页
4.2.1 相似准则选取
第106-108页
4.2.2 尺度效应分析
第108-110页
4.2.3 尺度效应修正与叶片优化设计
第110-114页
4.3 坐标系定义
第114-115页
4.4 试验模型设计及制作
第115-125页
4.4.1 风力机模型
第115-116页
4.4.2 机舱和桨毂模型
第116-117页
4.4.3 叶片模型
第117-118页
4.4.4 机舱传感器布置
第118-119页
4.4.5 塔筒模型
第119-121页
4.4.6 SAFOWind支撑平台模型
第121-122页
4.4.7 张力腿模型
第122-123页
4.4.8 传感器选型与布置
第123-125页
4.4.9 模型精度与试验最终参数汇总
第125页
4.5 海洋环境条件模拟
第125-126页
4.5.1 水深模拟
第125页
4.5.2 风的模拟
第125-126页
4.5.3 波浪模拟
第126页
4.5.4 流模拟
第126页
4.6 模型试验工况
第126-131页
4.6.1 风力机气动试验工况
第127-128页
4.6.2 静水试验工况
第128页
4.6.3 风载荷单独作用工况
第128页
4.6.4 流载荷单独作用工况
第128-129页
4.6.5 白噪声波浪作用工况
第129-130页
4.6.6 不规则波浪单独作用工况
第130页
4.6.7 风浪流联合作用工况
第130-131页
4.7 试验结果与分析
第131-147页
4.7.1 模型风力机气动试验结果分析
第131-138页
4.7.2 静水试验结果分析
第138-140页
4.7.3 风载荷单独作用试验结果分析
第140-144页
4.7.4 流载荷单独作用试验结果分析
第144-147页
4.8 本章小结
第147-148页
第5章 多立柱张力腿型浮式风力机耦合动力响应研究
第148-178页
5.1 概述
第148-149页
5.2 耦合动力性能计算与试验结果对比分析
第149-164页
5.2.1 频域水动力系数
第149-154页
5.2.2 运动RAO
第154-155页
5.2.3 不规则波浪单独作用动力响应
第155-161页
5.2.4 风浪流联合作用动力响应
第161-164页
5.3 耦合动力响应的参数影响分析
第164-172页
5.3.1 浪向角度影响分析
第164-169页
5.3.2 风浪载荷影响分析
第169-172页
5.4 张力腿型浮式平台运动对风力机性能影响分析
第172-176页
5.4.1 风力机发电性能
第173-174页
5.4.2 叶片位移及载荷
第174页
5.4.3 机舱加速度
第174-175页
5.4.4 塔筒载荷
第175-176页
5.5 本章小节
第176-178页
第6章 多立柱张力腿型浮式风力机载荷计算分析
第178-214页
6.1 概述
第178-179页
6.2 浮式风力机设计载荷
第179-180页
6.2.1 风力机的等级标准
第179页
6.2.2 极限载荷
第179-180页
6.2.3 疲劳载荷
第180页
6.3 浮式风力机设计工况
第180-188页
6.3.1 正常运行(发电)工况
第180-185页
6.3.2 运行时机组故障工况
第185-186页
6.3.3 极限环境条件下停机工况
第186-187页
6.3.4 极限环境条件下机组故障工况
第187-188页
6.4 极限载荷统计外推方法研究
第188-195页
6.4.1 局部最大载荷提取
第190-191页
6.4.2 极限载荷短期分布
第191-193页
6.4.3 收敛标准
第193-194页
6.4.4 极限载荷统计外推结果
第194-195页
6.5 极限载荷计算结果
第195-198页
6.5.1 极限载荷结果汇总
第195-198页
6.5.2 与固定式风力机极限载荷比较分析
第198页
6.6 疲劳载荷计算方法研究
第198-203页
6.6.1 概述
第199页
6.6.2 材料的疲劳强度(S-N曲线)
第199-200页
6.6.3 随机疲劳载荷计数
第200-201页
6.6.4 应力集中系数
第201页
6.6.5 疲劳累积损伤准则
第201-202页
6.6.6 短期与长期疲劳载荷谱
第202-203页
6.7 疲劳载荷参数影响分析
第203-212页
6.7.1 仿真时间长度影响分析
第204-205页
6.7.2 风湍流强度影响分析
第205-207页
6.7.3 二阶波浪载荷影响分析
第207-209页
6.7.4 风浪载荷影响分析
第209-211页
6.7.5 与固定式风力机疲劳载荷比较分析
第211-212页
6.8 本章小结
第212-214页
第7章 总结与展望
第214-218页
7.1 主要研究工作总结及结论
第214-217页
7.2 进一步研究工作展望
第217-218页
参考文献
第218-229页
附录A:SAFOWind拖航作业布置图
第229-230页
附录B:模型风轮空气动力特性曲线
第230-231页
攻读博士学位期间已发表和录用的论文
第231-233页
攻读博士学位期间申请的发明专利
第233-234页
攻读博士学位期间参与的科研项目
第234-235页
致谢
第235-237页
本篇论文共
237
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