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文檔簡介
1、本文從研究方法、仿真軟件以及國內外的研究進展三方面綜述了海上浮式風機氣動性能的研究背景，并介紹了浮式風機氣動荷載模擬的基本理論。以OC3-Hywind Spar浮式平臺和NREL5MW風機為研究對象，在STAR-CCM+軟件中完成風機三維流場的數(shù)值建模與計算，包括風機葉片的三維氣動模擬、平臺運動對風機氣動性能的影響以及Spar浮式風機在風浪場中的耦合氣動-水動模擬。
首先建立NREL5MW風機的幾何模型，并在CFD軟件中完成風
2、力機流場的數(shù)值建模。采用k??（SST）湍流模型，分別使用MRF法和滑移網格法模擬風機葉片的旋轉，開展網格無關性驗證以及不同風速工況的數(shù)值模擬，以驗證模型的可靠性。此外還分析了垂直風剪切以及塔影效應的影響。在此基礎上，以OC3-Hywind Spar浮式風機為對象，采用重疊網格技術模擬浮式平臺的運動，研究三個自由度運動對浮式風機氣動性能的影響，包括縱蕩、縱搖和首搖運動。計算結果表明：浮式平臺的縱搖和縱蕩運動對風機發(fā)電量的影響非常大，而首
3、搖運動對整體氣動荷載的影響較小，開發(fā)適用于浮式風機的變槳控制系統(tǒng)以及合理調節(jié)平臺運動特性對保證風力發(fā)電的穩(wěn)定以及風機結構包括塔架、葉片和減速齒輪的疲勞壽命都有重要意義。最后模擬Spar浮式風機在耦合風-浪場中的氣動性能，包括整體數(shù)值模型的建立，浮式平臺的水動力測試以及在風浪的聯(lián)合作用下的氣動-水動耦合模擬。氣動-水動耦合模擬的結果表明：（1）受塔影效應的影響，功率與推力曲線按1/3的葉輪周期進行波動，塔影效應對風機輸出功率的影響較小。（
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