考慮多場耦合的碰撞載荷下半潛式風機動力響應

王禹凱，宋 娜，王加夏，劉 昆

(江蘇科技大學 船舶與海洋工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引 言

隨著經濟的快速發(fā)展，清潔的可再生能源逐漸成為各個國家開發(fā)的重點[1]，其中，風能以其無污染且儲量大的特點成為近年來發(fā)展較快的新能源之一[2-3]。開發(fā)風能的方式包含陸上風機和海上風機。海上風機可分為固定式風機和海上浮式風機兩種類型。海上浮式風機通常靠近航道，在惡劣天氣下，船舶與其發(fā)生碰撞事故的概率會大幅提高。此外，風電場需要運維船定期維護，且風電場所在的海域常有較大的風浪，這也會增加碰撞風險。因此，研究半潛式風機在撞擊載荷下的運動規(guī)律及結構響應情況對其耐撞性的優(yōu)化及使用壽命的延長有重要的理論價值，對保證海上風電場的安全可靠性具有至關重要的意義。

半潛式風機的動態(tài)響應包含風、浪、流和系泊系統(tǒng)等復雜的多場載荷耦合問題。WAYMAN[4]采用線性頻域水動力法開發(fā)一套在線性頻域下計算水動力、氣動力和結構耦合響應的分析程序。WANG等[5]提出一種基于AQWA水動力軟件的浮式風機耦合響應的簡單頻域法，研究風、浪、流和系泊系統(tǒng)阻尼對浮式基礎響應的影響，但頻域法的局限性在于其不能捕捉非線性動態(tài)特性和瞬態(tài)效應。JONKMAN等[6]開發(fā)一套能全耦合考慮空氣動力學、水動力學、控制系統(tǒng)、結構分析的程序以分析Barge型浮式風機的結構動力響應。MA等[7]基于此程序分析Hywind Spar浮式風機系統(tǒng)在不同海況下的運動和系統(tǒng)載荷響應特性，討論風、浪對風機系統(tǒng)的影響，但忽略系泊系統(tǒng)的影響?！?br>