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风能展独家直播:漂浮式风电机组建模过程与仿真结果—风电机组技术

2013-10-22 来源:北极星电力网 浏览数:647

  在浮动平台里,实际上很大一部分的质量来自于里面注入的海水,用来保持整个平台的稳定性,注水的质量占到整个系统的80%以上。那么在模拟注水的情况下,我们也是通过参数的设置,也可以实现这个模拟。
  接下来就是缆绳的系统。我们采取的这样的建模方式是一个非线性的建模,具体的情况就像左下角这个图形一样,唯一能够控制缆绳张力的变量就是disctance,就是从海底固定的点到海底投影这个点的距离。在模拟的时候,实际上模拟的是竖直方向和水平方向两个张力来给平台提供约束力。在建模的时候,由于我们采用梁单元,导缆孔采用额外的单元,这个单元假设它仅仅传递力的作用,左边这个图是我们非线性缆绳模型的一些位移和力的关系。
  对于力是如何加载的话?我们这里采用的是morison方程,这个方程对于海攻建模是非常普遍的,对于固定支撑平台可以求出横向的水动力,但了对于像我们这个浮动的支撑平台,它不但要考虑横向的水动力,由于下面直径很大,水对它的阻力和作用力也是必须要考虑的,所以在这个方向也要需要用morison分析它在竖直方向的水动力。这是结果的比较,可以看到图中蓝线就是没有加载竖直方向加载水动力的情况,横向是加载水动力的情况。主要表现在对竖直方向运动的振幅对频率的影响。加载水动力之后,整个平台在竖直方向的为止表现衰减速度快一些,然后振幅要小一些。这个就是我们项目组成员所有结果的比较。这个结果还是比较一致的,对于静水和无风的状况。这是导缆孔受力结果的对比,大体上也是比较一致的。

  这个工况主要用来校对模型的一些正确性,接下来就是把波浪的工况加进去,这个工况是一个线性的Airy的模型,在这个工况作用下,对比的结果出现了两个不一样的情况。第一个就是应用morison方程这样的结果,其他的是用顺流理论(音译)进行建模的结果。之所以呈现整体的平均的漂移是因为?对于我们来讲,我们在建模的时候,采用的是disctance的手段,就是说在一般用morison方程的时候,只能把作用力加载在海平面上,我们希望它把作用力加载在波浪自由端上,我们就要用把海底到海面的高度拉伸到自由度的高度,这样对整个系统会产生一个额外的影响。

  这个也是在有波浪和洋流作用下(音译)也是出现了一个平均漂移的情况。这个工况就是不规则的波浪的工况。我们可以看到在采用morison的结果,主要是低频的成分,响应比较大,因为低频成分主要来源于平台的响应,在中频波浪的频率下,都是一样的。这是50年极端波浪的工况,同样也是在低频部分,就是平台运动的响应是非常大的。
  最后一个就是波浪和风共同作用下的工况,这两个图之所以有差距是相位的差距,来源于风轮初始方位角的不同。从受力来看,这个结果还是一样的。也就是说仿真软件对于风况的加载来说,还是比较一致的。同样差距就来源于对于波浪的加载,那么也是同样的情况,在morison方程结果出现了平均的位移,加载风的情况下这种情况还是存在的。这个是湍流风和波浪共同作用下的结果在夜间位移情况大致是一样的,不同点也是来自于平台的运动,同样在低频处出现了比较大的响应。
  我总结一下,这个项目其实它的目的就是以下这么几点,第一个就是改进海上风电,包括平台的设计,第二个就是把大家不同仿真平台的结果对比之后,用来检验仿真软件的可靠性和准备性,进而可以促进新的模型和软件的开发,这就是整个项目的目的。
  OC4课题已经接近尾声了,下一次是OC5课题,因为OC3,OC4都是仿真软件的对比结果,在OC5课题想加入实测的数据进行进一步的分析。其实IEA下面有很多的TASK,我仅仅列举了一些,希望国内感兴趣的通行,可以参与到国际合作的研究项目中去,谢谢大家。
  主持人:下面是提问。我先提一个问题,如果海况有冰震怎么处理?

【延伸阅读】

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