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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

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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

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