本發(fā)明涉及漂浮式風(fēng)機(jī)的建模和仿真，尤其涉及用于對漂浮式風(fēng)機(jī)進(jìn)行一體化建模的方法、系統(tǒng)和介質(zhì)。
背景技術(shù)：
1、風(fēng)能是可以降低溫室氣體排放、應(yīng)對氣候變化的一種清潔、可再生的能源，海上風(fēng)能由于資源豐富、相對更穩(wěn)定而受到廣泛關(guān)注。隨著水深增加超過30米，漂浮式風(fēng)機(jī)代替固定式風(fēng)機(jī)成為一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。
2、但是，由于漂浮式風(fēng)機(jī)在復(fù)雜的海洋環(huán)境中的運(yùn)行面對著風(fēng)、波、流等多種不確定因素，為了應(yīng)對環(huán)境因素對漂浮式風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性和性能造成的挑戰(zhàn)，工程師和研究人員需要進(jìn)行大量的數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)研究。盡管現(xiàn)有的時域仿真方法可以模擬這些復(fù)雜工況，但其計(jì)算效率并不高，而且設(shè)計(jì)參數(shù)眾多，存在的非線性耦合特性也大大增加了計(jì)算的復(fù)雜性。因此，頻域仿真方法憑借其高效性逐漸成為對漂浮式風(fēng)機(jī)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)評估、敏感性分析和設(shè)計(jì)優(yōu)化的理想選擇。
3、雖然頻域仿真方法在石油和天然氣等傳統(tǒng)海上工業(yè)中已經(jīng)相對成熟，但在漂浮式風(fēng)機(jī)領(lǐng)域中，頻域仿真仍然是一個技術(shù)難題。早期的研究方法主要是通過簡化風(fēng)機(jī)的線性剛度、阻尼和附加質(zhì)量項(xiàng)來模擬其影響，但這種方法并沒有充分考慮到湍流風(fēng)載荷會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的葉片在低頻段產(chǎn)生額外的附加質(zhì)量和阻尼效應(yīng)，進(jìn)而影響風(fēng)機(jī)整體的動態(tài)響應(yīng)。一些研究還發(fā)現(xiàn)塔架與平臺之間的彈性支撐對塔架的固有屬性有顯著的影響。盡管現(xiàn)有的研究已經(jīng)對漂浮式風(fēng)機(jī)的空氣動力學(xué)模型進(jìn)行了一定的優(yōu)化，但大部分研究仍然集中在多剛體系統(tǒng)的動力響應(yīng)上。有些研究者試圖通過簡化風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，并使用頻譜方法來模擬其運(yùn)動響應(yīng)，雖然其在一定程度上被驗(yàn)證為是可行的，但它忽略了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的多種復(fù)雜相互作用和耦合效應(yīng)，特別是在捕獲非線性行為或進(jìn)行詳細(xì)的疲勞分析時。因此，為了確保漂浮式風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化更為精確和可靠，必須全面考慮浮式平臺的運(yùn)動響應(yīng)以及上部塔架和風(fēng)機(jī)的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。
2、根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種用于漂浮式風(fēng)機(jī)的一體化建模方法，包括：獲取所述漂浮式風(fēng)機(jī)的初始模型，所述漂浮式風(fēng)機(jī)包括上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、塔架、浮式平臺和系泊系統(tǒng)；以及將所述漂浮式風(fēng)機(jī)的初始模型轉(zhuǎn)換為所述漂浮式風(fēng)機(jī)的一體化模型，包括：將所述上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的初始模型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至所述塔架的坐標(biāo)系以形成所述一體化模型中的上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)部分的模型；將所述浮式平臺的初始模型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至所述塔架的坐標(biāo)系以形成所述一體化模型中的浮式平臺部分的模型；將所述系泊系統(tǒng)的初始模型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至所述塔架的坐標(biāo)系以形成所述一體化模型中的系泊系統(tǒng)部分的模型；以及基于轉(zhuǎn)換后的上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)部分、浮式平臺部分以及系泊系統(tǒng)部分的模型和所述塔架的初始模型構(gòu)建所述一體化模型。
3、根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種用于漂浮式風(fēng)機(jī)的一體化建模系統(tǒng)，包括：初始模型獲取模塊，用于獲取所述漂浮式風(fēng)機(jī)的初始模型，所述漂浮式風(fēng)機(jī)包括上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、塔架、浮式平臺和系泊系統(tǒng)；以及一體化模型構(gòu)建模塊，用于將所述漂浮式風(fēng)機(jī)的初始模型轉(zhuǎn)換為所述漂浮式風(fēng)機(jī)的一體化模型，包括用于：將所述上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的初始模型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至所述塔架的坐標(biāo)系以形成所述一體化模型中的上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)部分的模型；將所述浮式平臺的初始模型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至所述塔架的坐標(biāo)系以形成所述一體化模型中的浮式平臺部分的模型；將所述系泊系統(tǒng)的初始模型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至所述塔架的坐標(biāo)系以形成所述一體化模型中的系泊系統(tǒng)部分的模型；以及基于轉(zhuǎn)換后的上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)部分、浮式平臺部分以及系泊系統(tǒng)部分的模型和所述塔架的初始模型構(gòu)建所述一體化模型。
4、根據(jù)本發(fā)明又一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括代碼，代碼在被執(zhí)行時使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述方法。
1.一種用于漂浮式風(fēng)機(jī)的一體化建模方法，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述一體化模型包括全局質(zhì)量矩陣、全局阻尼矩陣和全局剛度矩陣中的至少一者，
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述全局質(zhì)量矩陣、所述全局阻尼矩陣和所述全局剛度矩陣如下：
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，獲取所述漂浮式風(fēng)機(jī)的初始模型包括：
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對所述上部風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行氣動建模包括：
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)動方程為：
9.一種用于漂浮式風(fēng)機(jī)的一體化建模系統(tǒng)，包括：
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括代碼，所述代碼在被執(zhí)行時使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的方法。