[发明专利]一种模拟塔影效应和偏航误差的浮式风机塔筒缩比模型

说明书

本发明公开了一种模拟塔影效应和偏航误差的浮式风机塔筒缩比模型，涉及浮式风机缩比模型试验领域，包括塔底六分力计、塔底连接组件、锥形塔筒组件、偏航调整组件和塔顶六分力计；塔底六分力计的下端面固定安装在浮式平台上，塔底六分力计的上端面与塔底连接组件的下部固定连接，塔底连接组件的上部与锥形塔筒组件的下端部固定连接，锥形塔筒组件的上端部与偏航调整组件的下部固定连接，偏航调整组件的上部与塔顶六分力计的下端部固定连接；通过本发明的实施，可以在不影响缩比模型水池试验其他性能要求的前提下，精确、高效地模拟真实海上浮式风机经历的塔影效应和偏航误差，并能完整地监测浮式风机各种工作状态下的塔筒载荷。

技术领域

本发明涉及浮式风机缩比模型试验领域，尤其涉及一种模拟塔影效应和偏航误差的浮式风机塔筒缩比模型。

背景技术

随着陆地优质风力资源开发的渐趋饱和，风力发电技术逐渐从陆地向海洋转移。其中，适用于较大水深海域的浮式风机技术得到了学术界和产业界的普遍关注。现如今，浮式风机研究技术和相关理论尚不成熟，开展缩比模型水池试验被认为是研究浮式风机动力学最高效、可靠、经济可行的方法。

在真实的海上浮式风机中，塔筒通常被设计成底部粗、顶部细的锥状结构，当风机叶片经过塔筒时，气动载荷中将发生一个突降，称为塔影效应。此外，浮式风机工作时，风力机轴线与风向之间常常存在一定偏差，称为偏航误差。塔影效应和偏航误差是浮式风机气动响应非定常特性的主要来源之一。然而，由于设计和加工上的挑战和限制，现有的浮式风机缩比模型尚无法考虑塔影效应和偏航误差，这大大限制了缩比模型对真实浮式风机的刻画能力。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种模拟塔影效应和偏航误差的浮式风机塔筒缩比模型，能在不影响缩比模型水池试验其他性能要求的前提下，精确、高效地模拟真实海上浮式风机经历的塔影效应和偏航误差，并完整地监测浮式风机各种工作状态下的塔筒载荷，为浮式风机塔筒结构的优化设计提供第一手试验数据。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何精确、高效地模拟真实海上浮式风机经历的塔影效应和偏航误差，并完整地监测浮式风机各种工作状态下的塔筒载荷。

为实现上述目的，本发明提供了一种模拟塔影效应和偏航误差的浮式风机塔筒缩比模型，其特征在于，包括塔底六分力计、塔底连接组件、锥形塔筒组件、偏航调整组件和塔顶六分力计；所述塔底六分力计的下端面固定安装在浮式平台上，所述塔底六分力计的上端面与所述塔底连接组件的下部固定连接，所述塔底连接组件的上部与所述锥形塔筒组件的下端部固定连接，所述锥形塔筒组件的上端部与所述偏航调整组件的下部固定连接，所述偏航调整组件的上部与所述塔顶六分力计的下端部固定连接；所述浮式风机塔筒缩比模型的外形满足Froude缩尺定律，所述浮式风机塔筒缩比模型的质量和质心的位置满足Froude缩尺定律。

进一步地，所述塔底连接组件包括塔底连接器，所述锥形塔筒组件包括塔筒主体、塔底内嵌连接环、塔顶内嵌连接环，所述偏航调整组件包括塔顶连接盘、支柱、偏航调节片；