气垫驳船型浮式风机平台及其水动力性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51579056
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The next large-scale exploitation of wind energy will gradually move to the seas with depths of 30-100m. But there is no conclusion so far about what kind of wind turbines is better to be employed in the seas with such water depths. Although the fixed-bottom wind turbine can work in waters with depths up to 50m, the cost of installation and maintenance will be high. Obviously the use of fixed-bottom wind turbine in more than 50m deep areas requires unacceptable costs. In contrast, the floating wind turbine can be assembled in the factory and towed to wind field and installation on site can be very easy and quick, or inversely can be towed back from wind field to the factory for maintenance. Therefore, the floating wind turbine is more competitive even at the 30-50m deep seas, let alone at deeper seas..Among the exiting floating wind turbines proposed, only the semi-submergible and barge (pontoon) type platforms are suitable for seas with depths of 30-100m. Compared with semi-submergible platforms, barge type platform has simpler structure and is more adaptable to different water depths, however, suffers larger seakeeping motions in waves. In order to improve the seakeeping performance of the barge platforms for offshore wind turbines, the present work proposes a concept that integrating air cushion surrounded by side walls into the bottom of the platform to reduce wave loads acting on the platforms and therefore their motions. Nonetheless, the involvement of air cushion makes a system of coupling between wave, air cushion, platform/turbine and mooring lines, and the existing numerical methods are unable to analyze and compute the wave loads and motion response of such a system. The key parts of this project are: ① to design an optimal air cushion supported barge platform for floating wind turbines; and ② to develop a numerical method for predicting the wave loads on and responses of the structures that involves solving the complex wave-air cushion-platform/turbine- mooring lines coupling system. The outcome of the project will lay a firm technical foundation for harnessing the wind energy in the seas of depth 30-100m.
海上风能的下一步大规模开发将转向30-100米水深海域。在这种海域用何种形式的风机还没有定论。虽然在30-50米海域可用固定式风机,但其安装和维修成本较高;在50米以上海域用固定式风机成本将更高。而浮式风机可以在厂内整体装配好后拖航到风场,也可以拖回维修,因而在30-50米的海域也有竞争力,更不用说在更深海域。在现有的海上浮式风机中,仅半潜型和驳船型风机可用于30-100米海域。与半潜型相比,驳船型结构更简单,水深适应性更强。不过,驳船型风机在波浪中的运动较为剧烈。为克服其缺点,本项目提出了利用气垫减小其运动。然而引入气垫会产生波浪-气垫-平台-风机-锚链的耦合复杂系统,使得无法用现有的计算方法对其载荷、运动响应进行计算和预报。因而本项目的主要研究工作就是:①研发合适的气垫驳船型浮式风机;②发展可以求解波浪-气垫-平台-风机-锚链相互耦合的方法,为开发30-100米海域的风能奠定技术基础。

结项摘要

驳船型结构更简单,水深适应性更强,但其在波浪中的运动较为剧烈。为克服其缺点,本项目设计了气垫驳船型浮式风机系统。针对设计的气垫驳船型浮式风机系统,本项目对其稳性进行了详细研究,并与Star-CCM+数值模拟结果进行了对比,二者吻合较好。为研究该气垫驳船型浮式风机系统的耐波性,本项目发展了求解波浪-气垫-平台-风机-锚链相互耦合的方法,同时,本项目也使用Star-CCM+软件计算了气垫驳船型浮式风机系统的全系统耦合响应。此外,本项目对气垫驳船型浮式风机系统进行了试验研究,根据升力相似理论重新设计了试验模型叶片,并在风洞中试验了该叶片风机模型的推力和扭矩特性。在此基础上,本项目在波浪水池中对该气垫驳船型浮式风机系统进行了风浪耦合试验。本项目的研究可以为开发30-100米海域的风能奠定技术基础。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(13)
专利数量(4)
Study on SPH Viscosity Term Formulations
SPH粘度项配方研究
  • DOI:
    10.3390/app8020249
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑兴;马庆位;邵颂东
  • 通讯作者:
    邵颂东
Study on Actuator Line Modeling of Two NREL 5-MW Wind Turbine Wakes
两台 NREL 5 MW 风力发电机尾流执行机构线建模研究
  • DOI:
    10.3390/app8030434
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    APPLIED SCIENCES-BASEL
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yu Ziying;Zheng Xing;Ma Qingwei
  • 通讯作者:
    Ma Qingwei
A Comparative Study on Violent Sloshing with Complex Baffles Using the ISPH Method
采用 ISPH 方法对复杂挡板剧烈晃动的比较研究
  • DOI:
    10.3390/app8060904
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑兴;尤一;马庆位;Abbas Khayyer;Songdong Sha
  • 通讯作者:
    Songdong Sha
Comparative Study on Violent Sloshing with Water Jet Flows by Using the ISPH Method
利用ISPH方法对水射流剧烈晃动的比较研究
  • DOI:
    10.3390/w11122590
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Jiang Hua;You Yi;Hu Zhenhong;Zheng Xing;Ma Qingwei
  • 通讯作者:
    Ma Qingwei
A study on hydrodynamics of the air cushion of a high-speed PACSCAT
高速PACSCAT气垫流体动力学研究
  • DOI:
    10.1016/j.euromechfiu.2018.07.004
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    European Journal of Mechanics - B: Fluids
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guo Zhiqun;Qin Hongde;Ma Qin wei
  • 通讯作者:
    Ma Qin wei

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其他文献

Wind turbine model-test method for achieving similarity of both model and full-scale thrusts and torques
实现模型和全尺寸推力和扭矩相似的风力涡轮机模型测试方法
  • DOI:
    10.1016/j.apor.2022.103444
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Applied Ocean Research
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    郝红彬;廖康平;马庆位;郑兴;孙寒冰;Abbas Khayyer
  • 通讯作者:
    Abbas Khayyer
A Smoothed Particle Hydrodynamics Framework for Interaction Between Ice and Flexible Pile
冰与柔性桩相互作用的光滑粒子流体动力学框架
  • DOI:
    10.17736/ijope.2022.jc849
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    International Journal of Offshore and Polar Engineering
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    张宁波;严世强;马庆位;郑兴
  • 通讯作者:
    郑兴
Numerical Simulation of a Floating Offshore Wind Turbine in Waves Using qaleFOAM
使用 qaleFOAM 对波浪中漂浮式海上风力发电机进行数值模拟
  • DOI:
    10.17736/ijope.2022.jc841
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    International Journal of Offshore and Polar Engineering
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    于子英;郑兴;郝红彬;严世强;马庆位
  • 通讯作者:
    马庆位
SPH-ALE方法在数值造波中的应用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    船舶力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    上官子柠;韩端锋;马庆位
  • 通讯作者:
    马庆位
SPH边界处理中两种排斥力模型的对比分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    船舶力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    上官子柠;马庆位;韩端锋
  • 通讯作者:
    韩端锋

其他文献

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马庆位的其他基金

海上浮式风机系统动力学特性研究
  • 批准号:
    51739001
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    300.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
漂浮式风浪能混合利用系统水动力性能研究
  • 批准号:
    51379051
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    82.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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