基于Umaine-Hywind Spar的海上漂浮风力机动态特性深入研究

本文档深入探讨了海上漂浮式风力机Spar平台的动态特性分析，发表于2014年的《水资源与水工程学报》第25卷第2期。研究团队以Umaine-Hywind Spar平台为基础，构建了一个完整的漂浮式风力机模型，重点关注其在海洋环境中的水动力性能。通过使用有限元软件ANSYS的水动力计算模块，研究人员考虑了风、浪、流的联合载荷，对风力机平台进行了时域和频域的特性分析。 文章的核心内容主要围绕两个方面展开：一是时域动态响应，通过监测平台随时间的位置变化幅度，评估其在不同条件下的响应特性；二是频域波浪力响应，研究各个波浪力成分对结构运动的影响，并探究波浪力随频率变化的趋势。研究发现，平台在低频波浪作用下，由于共振效应，可能会表现出较大的动态响应，包括位置变化的幅值和承受的波浪力。其中，附加质量力是主要的波浪力成分之一，其峰值较高。 值得注意的是，该研究还指出，当风力机受到外部载荷作用时，平台的偏转运动相较于水平位移运动更为显著。这一发现对于理解和优化Spar平台的设计至关重要，因为它影响着风力机在海上环境中的稳定性和安全性。 论文作者成欣、叶舟、高月文和李春来自上海理工大学能源与动力工程学院，他们的研究得到了上海市研究生创新基金项目、上海市教育委员会科研创新项目以及国家自然科学基金项目的资助。通过这项工作，他们为海上漂浮式风力机技术的发展提供了有价值的数据和理论支持，有助于提升风能利用的可靠性及效率。整个研究过程严谨，采用的数值方法科学，对推动绿色能源技术的发展具有重要意义。