清华大学学报(自然科学版)

作者：江莹莹, 程正顺, 陈鹏, 邓诗翔, 秦中华

单位：1. 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240,2. 上海交通大学 海南研究院，三亚 572000

关键词：浮式垂直轴风机,水池模型试验,动力响应特性,性能缩尺转子,应变传感系统

基金：国家自然科学基金青年科学基金项目(52201330),国家自然科学基金青年科学基金项目(42406218),国家自然科学基金面上项目(42176210),国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目(2023YFE0110000)

浮式垂直轴风机凭借相对较低的能源成本展现出广阔的发展前景。半潜型浮式垂直轴风机作为一种稳性高、适应性强的浮式垂直轴风机，具有低重心的优势，但其在风浪联合作用下的响应特性和影响机制有待深入研究。该文以5 MW半潜型浮式垂直轴风机为研究对象，基于缩尺比为1∶50的水池模型试验分析其动力响应特性。首先，针对该原型风机设计了一款性能缩尺转子以匹配目标推力和侧向力。同时开发了一套针对浮式垂直轴风机水池模型实验的光纤光栅-光纤滑环应变传感系统，用于测量叶片和横撑的应变响应。结果表明，所设计的性能缩尺转子能够复现原型风机的推力和侧向力，所开发的应变测量系统具备高灵敏度，能够有效捕捉由外界激励引起的应变；针对锚链张力和塔底弯矩，f3P(3倍转子频率)成分占主导, 叶片和横撑应变响应分别由f1P成分和f2P成分占主导。

来源：2025年第8期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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