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基于CFD方法的浮式风力机风-浪-流耦合时域分析研究

任年鑫  王鹏  徐世铮  
【摘要】:基于计算流体力学方法(CFD)对典型张力腿式5 MW海上风力机平台系统进行风-浪-流耦合时域分析。首先,基于Navier-Stokes方程和VOF方法建立浮式海上风力机平台水动力分析的粘性数值水槽模型;其次,结合NREL 5MW海上风力机叶片气动载荷的主要设计参考,将风力机叶片的水平推力载荷简化为关于入射风速的函数关系;再次,选用Newmark-β方法求解浮式风力机平台在风-浪-流联合作用下的运动方程,获得平台各时刻的运动响应;最后,利用滑移网格技术模拟各时刻浮式平台的运动响应,从而实现浮式风力机与周围海水流固耦合效应的模拟。通过将典型海况下的数值模拟结果与对应物理模型试验结果进行对比分析,基于CFD理论的浮式海上风力机风-浪-流耦合时域分析方法的有效性得到了较好验证。

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