清华大学学报(自然科学版)

作者：郑舜云, 周盛涛, 石兵, 李朝, 胡钢, 曾宇, 李利孝

单位：1. 哈尔滨工业大学深圳 土木与环境工程学院，深圳 518055,2. 明阳智慧能源集团股份公司 海洋与漂浮式工程技术中心，中山 528437,3. 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 新能源工程设计院，长沙 410014,4. 哈尔滨工业大学深圳 广东省土木工程智能韧性结构重点实验室，深圳 518055,5. 东方电气风电股份有限公司 风电研究设计院，德阳 618000,6. 深圳大学 土木与交通工程学院，深圳 518060

关键词：半潜式风机,模型试验,动力特性,风洞,浪槽

基金：广东省基础与应用基础研究基金项目(2022A1515240062),广东省基础与应用基础研究基金项目(2022A1515240001),广东省基础与应用基础研究基金项目(2022A1515140136),深圳市高层次人才团队项目(KQTD20210811090112003)

风机中心布置的Y形和偏心布置的Δ(Delta)形半潜式平台是深远海半潜式风机的主流平台形式，但其动力特性差异缺乏系统量化对比的相关研究。该文以最小化系统成本和累积疲劳损伤为目标，以平台及系泊关键主尺寸为变量，优化设计了适配DTU 10-MW风机的中心布置和偏心布置的半潜式平台及系泊方案；采用风浪联合的缩尺模型试验方法，针对风机的额定作业和极限自存的典型工况，测试了2类半潜式风机在风单独作用、波浪单独作用以及风浪联合作用下的动力响应；通过在时频域内对关键动力特性(平台运动、机舱加速度、塔基弯矩和系泊导缆孔张力)的统计分析，揭示了环境荷载作用效应及其耦合特性。结果表明，Δ形半潜式风机存在垂荡和纵摇的耦合效应，纵摇会放大偏心风机的垂向运动；针对机舱加速度和塔基弯矩，Y形半潜式风机在长波浪周期极端工况下更大，Δ形半潜式风机在小波浪周期作业工况下更大。将该研究获得的典型工况动力特性与全寿命周期海况相结合进行分析，可为深远海浮式风电平台选型设计提供量化评价依据。

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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