Spar式海上浮式风机首摇特性分析与研究

摘要

随着全球变暖的加剧，人们开始加紧寻找着清洁能源。为了开采深海区域丰富的风能储备，建造浮式风机显然是最好的方式。浮式风机在工作中由于气动载荷的不均匀，会产生偏航力矩。对与浮式风机，此力矩完全尤其锚泊系统的首摇回复力矩来平衡。所以对浮式风机首摇回复刚度的设计，对风机的正常工作有重要意义。
　　本文采用OC3 Hywind（一个研究中常用的spar式浮式风机）作为研究对象。首先研究了影响风机偏航力矩的因素，之后据此选择了极限工况来计算风机在正常工作中的最大偏航力矩。
　　为了改进锚泊系统的首摇回复刚度能满足平衡最大偏航力矩的要求，本文把OC3的锚泊系统分别改造成X型和Y型。通过准静态方程计算出它们的性能。为了能够在不改变锚泊系统在其他自由度上的性能的同时，增加其首摇方向上的回复刚度，本文设计了相应的目标函数，并使用模矢搜索法进行了简单的优化。最后对优化后的锚泊系统进行计算和比较分析，认为最后的设计方案是可行的。

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第1章 绪论

1.1浮式风机的型式和工作原理

1.2浮式风机的发展现状

1.3论文的主要内容与章节安排

第2章 Spar式海上浮式风机首摇机理分析

2.1研究对象

2.2偏航力矩的产生机理

2.3偏航力矩的准静态计算

2.4影响偏航力矩因素的初步计算

2.5小结

第3章 锚泊系统

3.1锚泊系统的设计准则

3.2系泊方式

3.3锚泊系统设备

3.4 OC3Hywind的锚泊系统

3.5小结

第4章 增加首摇回复力矩的设计及准静态计算

4.1设计方案

4.2锚泊线方程

4.3性能计算

4.4小结

第5章 最大首摇力矩的初步估算

5.1极限工况的定义

5.2工况1的最大偏航力矩

5.3工况2的最大偏航力矩

5.4锚泊系统回复刚度的动力学检验

5.5小结

第6章 锚泊系统的设计

6.1材料的改进

6.2目标函数

6.3细节的优化

6.4验证计算

6.5本章小结

第7章 结论

7.1结论

7.2有待改进的地方

参考文献

致谢

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