新型全潜式海上浮式风机基础动力特性分析

With the deepening of offshore wind power development, large-scale wind farm have transferred gradually from the shallow sea to the deep sea. Floating foundations are able to overcome the shortcomings of foundation installtion caused by the increase of water depth to adapt to the needs of the deep-sea wind farm development. This project studys a new full-submersible floating foundation for offshore wind turbine, which has features of simple configurations,clear force transmission and full-submerged of major body, It can effectively reduce the wave force by adjusting the underwater depth of floating platform accoring to the marine environment, which is favor of foundation optimization and cost control. The project takes the dynamic response mechanism of floating wind turbine　system as the core of research.Three reasearches will be studied including: the dynamic characteristics of the new full-submersible floating foundation, coupling motion response of the new full-submersible floating foundation-wind turbine and the fatigue cumulative damage calculation method and fatigue life prediction to solve the two core issues of behaviors of the new full-submersible floating offshore wind turbine system under the long-term loads and coupling dynamic response of wind turbine-tower-floating platform-mooring system.

随着海上风电开发的深入，大型风电场逐步由浅海向深海发展。浮式基础能够克服在海床安装基础结构受水深的影响的缺点，适应深海风电场开发的需求。本项目研究对象为一种新型的全潜式海上浮式风机基础，该浮式基础结构形式简单，受力明确，结构主体处于水面以下，可针对不同的海洋环境，通过调节浮式平台水下深度有效减少波浪力的作用，有利于基础的优化和成本控制。本项目以新型全潜式海上浮式风电系统动力响应机制为研究核心，围绕风机-塔筒-浮式基础平台-系泊系统耦联体系动力响应和浮式风电系统长期服役性态两大核心问题，展开新型全潜式海上浮式风机基础动力特性、新型全潜式浮式基础-风机系统耦合运动响应和新型全潜式浮式风电系统疲劳累积损伤和疲劳寿命的预测研究。

随着海上风电开发的深入，大型风电场逐步由浅海向深海发展。浮式基础能够克服在海床安装基础结构受水深的影响的缺点，适应深海风电场开发的需求。本项目研究对象为一种新型的全潜式海上浮式风机基础，该基础结构形式简单，受力明确，结构主体处于水面以下，有效减少波浪力的作用，有利于基础的优化和成本控制。项目以新型全潜式海上浮式风电系统动力响应机制为研究核心，采用理论分析、数值模拟及模型试验相结合的方法，开展了新型全潜式海上浮式风机基础动力特性、风机-塔筒-浮式基础平台-系泊系统耦联体系运动响应及全潜式浮式风电系统服役性态的研究工作。重点完成了新型全潜式海上浮式风机基础的结构设计及优化；建立了全潜式浮式风机的水动力模型，基于频域方法研究了浮式基础的水动力特性，得到浮式平台附加质量、势流阻尼、静水回复刚度、一阶波浪传递函数、二阶和频、差频波浪传递函数等水动力参数；基于空气动力-水动力-结构动力耦合理论数值模型及物理模型试验，研究了其在风浪联合作用下的动力响应，得到不同风浪组合、风浪入射角度、水深、二阶波浪载荷等因素对耦合动力特性的影响；研究了全潜式海上浮式风机服役性态下，浮式风机系统在不同风速、波浪环境下的动力特性，提出了浮式风电系统疲劳累积损伤计算方法。