新型风-浪能装置集成结构系统的多体动力耦合效应研究

基本信息
批准号:51709040
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:任年鑫
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:万岭,韦承勋,闫俊,周孟然,朱莹,郑侃
关键词:
波浪能装置多体动力耦合浮式风力机风浪联合试验
结项摘要

In the view of the future need of the exploitation of deep-water rich wind and wave energy resources in China, this project is aim to propose one novel tension leg platform (TLP) floating wind turbine and heave-type wave energy converter combined system, and will focus on its dynamic coupling effect numerical simulation and model test. Firstly, comprehensively considering the effect of blades' variable-speed-collective-pitch control system, aerodynamic damping effect of the wind turbine, the nonlinear wave loads , and complex coupled multi-body dynamic between the wave energy converter and the TLP, a coupled aerodynamic and hydrodynamic time-domain numerical model of the TLP floating wind turbine and heave-type wave energy converter combined system will be established. The characteristics of both dynamic coupling effect and the wind-wave output power of the novel floating combined platform system will be investigated. Secondly, the safety of the novel floating combined system under extreme sea conditions will be checked, and the its survival strategy will be improved. Finally, he coupled wind-wave scaled model tests for the novel TLP wind turbine and wave energy converter combined system will be set up, with the consideration of the optimal similarity criterion and the equivalent scaled models for related key devices. The dynamic characteristic of the novel floating combined system under both typical sea cases will be studied, and the corresponding numerical methods will be verified and improved. The project is of both important scientific significance and engineering guidance value for the mechanism study of the multi-body dynamic effect on the marine renewable energy integrated structure system.

针对我国丰富深水风能和波浪能资源开发的未来需求,本项目拟提出一种新型张力腿式风力机-垂荡式波浪能装置集成结构系统,并重点开展其多体动力耦合效应的数值模拟和物理模型试验研究。首先,综合考虑叶片变速变桨控制系统、风机气动阻尼效应、非线性波浪力载荷和波浪能装置与张力腿平台结构的复杂多体动力耦合效应,建立张力腿式风力机-垂荡式波浪能装置集成结构系统的空气动力与水动力耦合数值模型,重点研究其在典型运行海况下的多体动力耦合效应及风能/波浪能输出功率特征;其次,校核该新型集成结构系统在极端海况下的安全性,并优化完善其自存策略;最后,构建新型风-浪能装置集成结构系统的风浪联合作用模型试验,优化选取相似准则和关键装置的等效缩尺模型,重点研究其在典型海况下的动力响应特征,并进一步验证及完善相关数值模拟方法。此项目对海洋可再生能源集成结构系统多体动力耦合效应的机理性研究具有重要的科学意义和工程指导价值。

项目摘要

针对我国丰富深水风能和波浪能资源开发的未来需求,本项目提出了一种新型张力腿式风力机-垂荡式波浪能装置集成结构系统,并重点开展了其多体动力耦合效应的数值模拟和物理模型试验研究。首先,综合考虑叶片变速变桨控制系统、风机气动阻尼效应、非线性波浪力载荷和波浪能装置与张力腿平台结构的复杂多体动力耦合效应,建立了张力腿式风力机-垂荡式波浪能装置集成结构系统的空气动力与水动力耦合数值模型,重点研究其在典型运行海况下的多体动力耦合效应及风能/波浪能输出功率特征;其次,校核了该新型集成结构系统在极端海况下的安全性,并优化完善了其自存策略;最后,构建了新型风-浪能装置集成结构系统的风浪联合作用模型试验,优化选取相似准则和关键装置的等效缩尺模型,重点研究了其在典型海况下的动力响应特征,并进一步验证及完善了相关数值模拟方法。此项目圆满超额完成了预期的研究内容和研究目标,目前已取得的主要研究成果汇总如下:..(1)在国内外重要期刊发表学术论文13篇,其中SCI检索8篇,EI检索12篇;.(2)发表海洋工程重要国际学术会议论文2篇;.(3)授权中国发明专利3项;.(4)获批软件著作权1项;.(5)已培养硕士研究生毕业4人。.. 综上所述,本项目的上述研究成果对海洋可再生能源集成结构系统多体动力耦合效应的机理性研究具有重要的科学意义和工程指导价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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