收藏本站
《哈尔滨工程大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

浮式风机半潜式基础水动力CFD数值模拟研究

丁晓朦  
【摘要】:我国海上风电发展时间较短,仍有许多技术问题亟待解决。相较近海风资源,远海空间更大,风速较高且稳定。海上风力机基础设计由海上采油平台型式发展演变而来,需要考虑海上风和浪的载荷特性以及海流等的影响。特别是在水深大于500m的深海,需要采用浮式平台来降低成本。目前针对远海采用的浮式平台在海上风电行业中应用较少,尚处于研发阶段。在油气行业中广泛应用的浮式平台大多体积较大,稳性较好,一般运用AQWA、SESAM、HydroSTAR等基于势流理论的软件计算已经能满足设计需求。浮式风力机平台的体积相对较小,由其运动导致的风力机盘面处风速的变化对装置输出功率有较大的影响,因而需要更加准确的稳性计算。由于该类型浮式平台体积相对较小且易满足CFD计算条件,基于粘性理论得到的波浪中运动预报更为精准,为后期进行整体耦合计算提供了准确水动力数值模型。本文将利用CFD技术建立数值水池对三角形和正方形半潜平台进行水动力性能的计算,讨论垂荡板对浮式平台运动性能的影响。基于粘流理论模拟流体流动,求解流体运动方程,模拟浮体的受力和运动。通过对波浪波形以及计算域长度和网格的验证,确定合适的计算模型。针对单个圆柱采用CFD技术,探讨浮体在规则波中运动的数值计算方法。在考虑波浪载荷的情况下,分别采用三维势流理论以及粘流理论两种计算软件针对三角形和正方形两种不同构型半潜平台进行规则波情况下的数值模拟计算,探讨了粘性效应和不同入射波浪向的影响并分析了两类平台在共振频率下的时历曲线以及压力云图和涡量云图。可以得出无论是共振频率还是共振频率下的最大响应幅值的计算中,粘流下计算结果的精度都远高于势流。综合对比两种平台的运动RAO可知三角形平台稳定性更好。依据对两种类型平台涡量场的研究,针对两种构型平台添加不同尺度垂荡板,研究粘性效应和不同尺度垂荡板直径对平台运动性能的影响。研究表明在RAO峰值附近,粘流的计算结果明显优于势流。但是在远离RAO峰值的两侧范围内,粘流的计算结果和势流的结果比较接近,并从流场特性方面验证了在两类平台的圆柱下部加上垂荡板可以提升平台的稳定性。综合对比两种平台的运动RAO可知正方形平台稳定性更好。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM614;P752

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕海滨;;《海洋数值模拟》课程建设的探索[J];地理空间信息;2012年06期
2 袁益让,赵卫东,程爱杰,王文洽,韩玉笈;多层油资源运移聚集的数值模拟和实际应用[J];应用数学和力学;2002年08期
3 苏桂贤;二维定常突扩流的数值模拟[J];台州学院学报;2004年03期
4 周明;梁培培;石风光;;区域生态工业系统演化数值模拟[J];系统工程理论与实践;2011年05期
5 张奇;张若京;;ALE方法在爆炸数值模拟中的应用[J];力学季刊;2005年04期
6 拾兵,于诰方;复杂网络河的数值模拟[J];海洋湖沼通报;2002年04期
7 田明鲁;刘蕴贤;;Cahn-Hilliard方程的局部间断Galerkin方法[J];山东大学学报(理学版);2010年08期
8 李军,吴元中;应用数值模拟进行水稻品种的丰产性鉴定[J];应用气象学报;1997年03期
9 孙远翔;周秦源;;混凝土和钢筋混凝土冲击试验的数值模拟[J];固体力学学报;2013年S1期
10 同登科;薛莉莉;廉培庆;;三孔单渗模型数值模拟研究[J];计算力学学报;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘慈群;郭白奇;;有弥散和吸附的径向渗流的数值模拟[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年
2 袁帅;张汉昭;古成钢;;爆炸密封的初步数值模拟研究[A];第五届全国强动载效应及防护学术会议暨复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会论文集[C];2013年
3 孙远翔;徐琳;;混凝土和钢筋混凝土冲击试验的数值模拟[A];第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2013年
4 陈刚;陈忠富;;45钢Taylor撞击变形的数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 沈成康;吴建成;翁智远;赵永言;;混凝土板在弹体冲击下的响应试验与数值模拟[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
6 刘仁培;董祖珏;魏艳红;;焊接凝固裂纹数值模拟前处理系统[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
7 余春祥;;弹丸穿钢靶姿态变化的数值模拟[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
8 买买提明·艾尼;;现代数值模拟方法与工程实际应用[A];第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2013年
9 刘瑞祥;陈立亮;周建新;廖敦明;;铸造数值模拟技术在重机行业的应用[A];首届中国大型铸锻件制造技术发展论坛论文集[C];2006年
10 张勋;徐丰;;数值模拟倒三角腔内分层流体的瞬态对流[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 本报实习记者 蒋文雯 通讯员 罗耀华;宝钢数值模拟研究和应用领跑钢铁行业[N];中国冶金报;2012年
2 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
3 杨雄飞;炼钢与环境技术的研究方法[N];世界金属导报;2007年
4 上海交通大学 潘健生;材料热处理过程的数值模拟[N];科技日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨文彬;几类反应扩散模型的动力学行为及其数值模拟[D];陕西师范大学;2015年
2 郄思远;多级环流装置的流体力学研究与其在分离过程中的应用[D];天津大学;2014年
3 黄利忠;库特两相流中固粒运动与碰撞的数值模拟[D];浙江大学;2015年
4 Mohammed Aman Ullah(阿曼);用守恒型跟踪算法数值模拟流体中的介质界面[D];上海大学;2011年
5 杨坚;缝洞型碳酸盐岩油藏缝洞单元数值模拟理论与方法研究[D];中国石油大学;2007年
6 张立文;数值模拟技术在金属材料固态加工中的应用[D];大连理工大学;2004年
7 史锋;野外风沙跃移运动的观测实验与数值模拟[D];兰州大学;2010年
8 王志东;三维自由面湍流场数值模拟及其在水利工程中的应用[D];河海大学;2004年
9 郑瑶;低矮隔震砌体结构抗震性能试验研究及其应用[D];长安大学;2017年
10 谢春明;基于爆炸载荷的框架结构建筑物拆除数值模拟研究[D];北京理工大学;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026