[发明专利]一种海上风电机组在大幅运动下陀螺效应验证的试验系统

说明书

技术领域

本发明渉及一种海上风电机组在大幅运动下陀螺效应验证的试验系统，属于海洋工程技术领域。

背景技术

海上风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。海上风电机组支撑系统分为固定式和浮式两种结构形式。当海水水深范围在30m-50m时，固定式支撑系统已达到其经济极限，而浮式支撑系统此时将具有更好的经济可行性。对于浮式系统，由于其高柔性特点及对波浪荷载和风荷载的高敏感性，使得风电机组旋转面一直处于摇摆振动状态，此时陀螺效应对支撑系统的姿态稳定性与控制精度的影响不可忽略。

浮式海上风电机组作为新兴的前沿学科领域，海洋环境复杂多变以及建设经验的匮乏，使得相关研究需要更多地依赖模型试验，先进的模型试验技术孕育着我国海上风电研究的突破和发展，可以对海洋环境作用的客观规律进行有效的揭示和掌握，能对整体结构受灾机理进行实证式分析，能对其耦合作用数值模拟与控制策略进行综合分析和验证等，物理模型试验的技术水平决定了研究工作的有效性和实际价值，国内外许多浮式海上风电机组数值计算的学术论文，其验证的依据总是来自少数几个相关实验水池公开发表的数据，当前适用于浮式海上风电机组的波浪水池模型试验技术亟需研究。

为了保持模型与原型正确的关系，近年来出现了两种解决方法：(1)风机模型等效为集中质量，风的攻力等效为简易的稳态力[Utsunomiya T,Sato T,Matsukuma H and Yago K."Experimental Validation for Motion of a SPAR-Type Floating Offshore Wind Turbine Using 1/22.5Scale Model"[C]The 28th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.Honolulu,USA:Presented at the ASME 2009,2009,pp.951-959.]，该试验主要关注水动力对浮体的作用，无法实现叶片陀螺效应的模拟；(2)风机模型等效为阻力板，叶片陀螺效应通过马达带动旋转杆件进行模拟，【Cermelli C,Roddier D and Aubault A.."WindFloat:A Floating Foundation for Offshore Wind Turbines Part II:Hydrodynamics Analysis".[C]The 28th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.Honolulu,USA:Presented at the ASME 2009,2009,pp.213-220.】，但是该试验装置只能模拟小幅运动下的叶片陀螺效应试验，且旋转杆件只有一根，与真实模型相差较大，影响精度，且其主要针对半潜式浮式平台结构，而对于SPAR式平台大幅运动姿态根本无法精准控制。因此迫切需要开发一种关于SPAR式海上风电机组在大幅运动下陀螺效应验证的试验系统。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种海上风电机组在大幅运动下陀螺效应验证的试验系统，该试验系统在环境荷载作用下做不同的姿态运动，当需要精准的控制其某一工况下倾角位置时，将倾角调整装置固定在塔筒上，然后采用相应的测量系统对其测试并获得试验数据，最终获得SPAR式海上风电机组不同工况下叶片陀螺效应的试验数据和运动规律。克服了以往试验装置只能模拟小幅运动下的叶片陀螺效应试验，与真实模型相差较大，影响精度的问题。