Yüzen deniz rüzgar platformları (FOWTs) yenilenebilir enerjide kritik bir sınır temsil eder, sabit-düşük türlerdeki dağıtımların ekonomik veya teknik olarak imkansız olduğunu gösterir. Bu makale, temel sıvı dinamikleri, platformu türleri ve operasyonel güvenliği etkiler.

Yüzen Offshore Rüzgar Platformu için Akışkan Dinamiklerinin Temelleri

Akışkanlar dinamikleri, su ve havadaki yüzer bir nesne tarafından deneyimlenen kuvvetleri ve hareketleri yönetir. Bir FOWT için, üç temel sıvı ortam okyanus dalgaları, okyanus akımları ve atmosferik rüzgardır.

Akışkan hareket denklemleri - Navier-Stokes denklemleri - baskı, viskosite ve inertia etkileşiminin nasıl etkilendiğini öğrenin. Pratik mühendislikte, potansiyel akış (akonomik akış) ve Morison'un denklemleri gibi basitleştirmeler sıklıkla kullanılır.

Dalga yükleri, yüzen platformların dinamik yanıtını hakimdir. Linear dalga teorisi (Airy dalgalar) platformu ve dalgalanma hareketleri ile bir ilk sipariş veren dalgalanmalar sunar, ancak gerçekçi deniz ülkeleri düzensiz, doğrusal olmayan dalgalar içerir.Mevcut yükler istikrarlı bir şekilde hareket eder ve düşük frekanslı hareketlere yol açabilir.

Platform istikrarı genellikle hidrostatikler (buygunluk ve metasantrik yükseklik) ve hidrodinamik (örneğin kütle, radyasyon barajı ve dalga ekitasyon güçleri) açısından tanımlanır.

Yüzen Offshore Rüzgar Platformu ve Akışkanlar Dinamik Tahminler

Dörek rüzgar platformları dört ana türe geniş ölçüde kategorize edilir, her biri ayrı Hidrodinamik özellikleri ve stabilite sorunları ile.

Spar Platforms

Spar platformları, derin bir taslakla uzun, ince bir silindirden oluşur, genellikle 100 m veya daha fazla, ve en düşük ağırlık merkezinin altında, resonant heave eteklerinin kullanımı yoluyla odaklanır. Ancak, derin taslak onları uzun zamandır duyarlı dalgalar ve vortex-indüklenen hareketlere (VIM) Akışkanlar dinamikleri yeniden yüklenebilir ve sabitler için çalışmalar, tekrarlanan heave plakaların kullanımını ortadan kaldırır.

Semi-Submersible Platforms

Semi-submersibles tipik olarak üç veya dört sütunu, pontoons tarafından bağlantılı, pontoon geometrisi ile sığ bir taslak ayarlanmış ve sabit bir şekilde sabitlenebilirlik alanına güvenmektedir. Düşük draftları, yüksek miktarda su derinliği için uygun bir şekilde çalışır, ancak dalga-fret hareketleri daha hassastır.Heave resonance, yüzeysel ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

Gerçekler (TLPs)

TLPs, aşırı kilo verme, çok sert bir sistem yaratarak taut dikey mooring tendonları kullanıyor. Bu neredeyse heave, saha ve roll hareketleri ortadan kaldırır, ancak büyüme ve sway doğal dönemlerin uzun süre boyunca (60-100 s) Akışkanlık sorunları dalga-frezem yükleri nedeniyle daha az sık sıkılmış ve vortex odding.

Barge Platforms

Barge-tip platformları basit, büyük bir su uçağı alanı ile kutuları, kontraseptif taslak ve montaj kolaylığı sunmak.Sürücük yüksek çözünürlükte, ancak özellikle de sahada ve roll. büyük bir hull hacmi nedeniyle, dalga yayılımları yüksek ve barajlar yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, ve barajlar için daha düşük maliyetlidir.

Gelişmiş Akışkanlar Dinamikleri Teknikleri Modelleme

Platform istikrarının doğru tahmini, aerodinamik, hidrodinamik, yapısal dinamikler ve mooring sistemleri arasında darbeyi yakalamak için sofistike sayısal araçlar gerektirir.

C ⁇ Akışkanlar Dinamik (CFD)

Yüksek sadakat CFD, Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) veya büyük hacimli simülasyon (LES) denklemleri, heave plakalarının şeklini optimize etmek için de kullanılır, etekler ve dalga defektörleri. hesaplamalı olarak pahalıya rağmen, vibrasyon katlarını ve dalgalamayın en doğru temsilini sağlar.Formax0:Forum.

Potansiyel Akış Modelleri

Potansiyel akış teorisine dayanan Sınırsal element yöntemleri, sanayide verimlilikleri için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu modeller WAMIT, ANSYS AQWA ve SESAM bu hesaplamaları gerçekleştirebilir, ayrıca kütle ve radyasyon darmalarını da beraberinde getirirler. Morison'un denklemi toplanıcı üyelere yükseği hesaplıyorlar.

Tam Çift Aero-Hydro-Servo-Elastic Simülasyon

Modern tasarım kodları:0)OpenFAST[[DFLT:1) (NREL), HAWC2 (DTU), ve Bladed (DNV) çift aerodinamik modeller (BEM veya CFD) Hidrodinamik modeller (üçüncü akış + Morison) ve yapısal dinamikler (sonsuz element veya çok az sayıda). Bu araçlar, kontrol eylemleri dahil olmak üzere tam sistem yanıtını simüle etmek zorundadır (örneğin, bıçak ve jeneratörü ve jeneratörü toplanlama).

Yenilikçi Tasarım Stratejileri Gelişen Stability için Yenilikçi Tasarım Stratejileri

Akışkan dinamikleri uygulamak, mühendisler yüz platform istikrarı geliştirmek için birden fazla strateji geliştirdiler.

Hidrodinamik Şaping ve Ekleme

hull bileşenlerinin bakımı dalga ekiksiyonunu azaltır ve damping arttırır. spars ve yarı-submersibles için, heave plakaları (kömlü plakalar) artış eklenmiş ve sütun üsleri şeklinde değiştirilebilir.Sağ keels on barges and half damping. Wave-deflector etekleri veya perforated kabukları kırabilir ve dalgalar azalır.

Aktif Kontrol Sistemleri

Dinamik konum (DP) sistemleri, eğimli ve düşük frekanslı hareketlere karşı ittiler, ancak kulenin içinde veya hull'nun resonant enerjisini absorbe etmesi için daha verimli bir yaklaşım olduğu konusunda, platformun tavrını ayarlamak için tanklar arasında pompalanır. Tuned mass dampers (TMDs) veya melodik sıvı damperler (TLD)

Mooring System Optimizasyon

Mooring hatları, yatay hareketlerin birincil geri yükleme kuvvetini sağlar. Malzeme seçimi (organik zincir vs sentetik ips) ve konfigürasyon (katenary, taut-leg, veya hibrit) hem statik hem de dinamik yanıt verir. S Sentetik ipler daha düşük ağırlık ve daha yüksek uyum sağlar, üstlenen yükleri azaltır, ancak artan titreşimler. Dağıtılmış buyönetme modüllerin kütleyi azaltabilir ve değiştirilebilir.

Dalga Enerji Dağıtım Cihazları

Yenilikçi hull özellikleri, dalga ekranları veya dış kabuklar gibi, platforma ulaşmadan önce kayaç enerjilerini dağıtabilir. Bu cihazlar suları dar açılışlar yoluyla zorlayarak, dalga kinetik enerjiyi turbulence haline getirirler.

Yapısal Reddans ve Reliability

Akışkan dinamiklerinin ötesinde, istikrar da sağlam yapısal tasarım gerektirir.Paraz mooring hatları, sutight bölmeleri ve acil top sistemleri, bir alt sistem başarısız olsa bile, platform istikrarlı kalır. Akışkanlar dinamikleri bu güvenlik özelliklerini, kasvetli çizgi mola veya selleme gibi kaza olayları tahmin ederek bildirir.

Vaka Çalışmaları ve Araştırma Geliştirmeleri

Birkaç ticari ve gösteri projesi güvenilir istikrar elde etmek için başarıyla sıvı dinamikleri uyguladı.

[FONT:0]Hywind İskoçya[DÜDÜT:1) Dünyanın ilk yüzer rüzgar çiftliğinde, derin bir taslak ve üç mooring hattı ile spar tasarımı optimize etmek ve Kuzey Deniz dalga koşullarına yanıt vermek için gerçekleştirildi.Proje başarıyla çalıştırıldı.

[FONT:0)WindFloat Atlantic[DDDD][/FONTD), üç sütunlu ve bir baraj plaka sistemi ile yarı-submersible platformunu kullanarak, sütunun umursadığı ve ticari türbin kullanımını en aza indirmek için gerekli plakalar dahil etti.

[FONT:0]TetraSpar[[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜDÜDÜSÜSÜŞÜNÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNÜ:0) Güneş Enerjikümlü Bir Kule ve Topçuluk Dinamik Simülasyonları, dalga yüklerini azaltmak için hullün şeklini düzeltmeye yardımcı oldu ve platform maliyet-mal kütle üretimi için tasarlanmıştır.

Avrupa Birliği'nin Ufuk 2020 programı altında finanse edilen araştırma projeleri, örneğin:0)LIFES50+), yenilikçi mooring ve kontrol kavramlarını geliştirmek için kapsamlı dalga tankları ve CFD çalışmaları yürüttü. Bu çabalar sabit deniz rüzgarı ile daha da yakın bir şekilde hareket etti.

Future Yol Tarifi

Bir sonraki yüz deniz rüzgar platformları, akışkan dinamiklerde devam eden ilerlemelerden yararlanacaktır.

[FONT:0) Dijital Twins:[Döneticiler:[Döneticileri) Doğru zaman izleme, sensör verilerini azaltılan sıvı dinamik modeller ile birleştirme, operatörlerin meydana gelmeden önce stabilite sorunlarını tahmin etmelerine ve azaltmalarına izin verecek. CFD veritabanı üzerinde eğitilmiş makine öğrenme algoritmaları hızlı dalga yükleri ve platform yanıtlarını sağlayabilir.

[FONT=0]Larger Türbinleri:[Dönem:[Döneticileri 1 MW’yı aştı, rotor itti ve kule boyutlarını artırmak. Floating platformları, göre ölçeklendirmek için anahtar bir rol oynayacaktır ve sıvı dinamikler, türbinin düşük frekanslı yapısal titreşimlere karşı yeniden hareket etmekten kaçınmak için.

[FONT:0]Floating Wind Farms:[Döneticileri bir dizideki birden çok türden gelen Wake etkileri, aşağıwind platformlarının genel istikrarını etkileyebilir. Çiftleştirilmiş çiftlik-dikal simülasyonlar, dizide rüzgar-akson etkileşimleri için geliştirilir.

[FONT:0)Extreme Event Resilience:) İklim değişikliği, dalga yükseklikleri ve fırtına artışlarını yoğunlaştırabilir. Lineer olmayan dalga kırılmasını ve slamming yüklerini içeren dinamik modeller 50- ve 100 yıllık geri dönüş dönemi olayları tasarlayabilecek platformlar için gerekli olacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Akışkan dinamikleri, yüzer açık deniz rüzgar platformlarının istikrarının iyileştirilmesi ve aktif kontrollerin modellenmesi için vazgeçilmez bir araçtır, dalgalar, mevcutlar, rüzgar ve platformun kendisi, mühendisler güvenli, verimli ve ekonomik olarak uygulanabilir olan yapıları tasarlayabilirler. hull tipinden, mooring sistemlerinin optimizasyonu ve aktif kontrollere kadar, her türlü yüzer rüzgar platformu tasarımı akışkan dinamikleri tarafından bilgilendirilir.