浮动式风力机动力特性对比：气动-水动效应与响应差异

本文主要探讨了海上浮动式风力机的动力学特性比较分析，由贺尔铭、张扬和胡亚琪三位作者进行研究。他们基于NREL5-MW风力发电机的设计，构建了一种气动-水动-控制-结构完全耦合的动力学模型，该模型充分考虑了风力机在海上环境中的复杂动态行为，包括受到的气动载荷（如风力、湍流等）、水动载荷（如波浪、水流等）以及控制系统的影响。 研究首先利用FAST程序，这是一个被广泛用于风力发电系统动力学模拟的软件，结合AeroDyn和HydroDyn子程序，对三种典型浮动风力机（如Barge、Spar-Buoy和TLP平台）在不同工作条件下进行了详细的响应分析。结果显示，气动和水动载荷的相互作用对浮动风力机的动态响应产生了显著影响，各类型的风力机在响应特性上存在明显差异。与陆地上的定桩式风力机相比，浮动风力机的最大载荷显著增加，特别是塔基的弯矩，Barge和Spar-Buoy的增幅达到了1.75倍以上，这表明海上浮动设计能承受更大的负载。 Barge和TLP平台在浮游稳定性方面表现良好，能够有效应对海洋环境的波动，这对于确保风力机在恶劣海况下的可靠运行至关重要。全文还引用了高等学校博士学科点专项科研基金支持，显示出这项研究的重要性及其背后的学术价值。 关键词提炼了文章的核心内容，包括浮动式风力机、全耦合模型、动力学分析、FAST程序和水动载荷，这些都聚焦于海上风力发电技术的关键领域。通过本研究，读者可以深入了解浮动风力机设计中的挑战和优化策略，为未来海上风电的发展提供了理论依据和技术参考。