Rigid-flexible coupling multi-body dynamics modeling of a semi-submersible floating offshore wind turbine

海洋工程 海上风力发电 涡轮机 系泊 塔楼 多体系统 工程类 机舱 振动 结构工程 航空航天工程 物理 量子力学
作者
Yifan Luo,Feng Qian,Hongxin Sun,Xiuyong Wang,Anhua Chen,Lei Zuo
出处
期刊:Ocean Engineering [Elsevier]
卷期号:281: 114648-114648 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.oceaneng.2023.114648
摘要

A 14-degree-of-freedom (14-DOF) flexible multibody dynamics model is developed and verified for a semi-submersible floating offshore wind turbine (FOWT). The model considers the coupled dynamics of the platform, tower, nacelle, blades, and mooring subjected to external wind and wave loads. The platform is simplified as a rigid body connected to the seabed by the mooring system. The tower and blade are modeled as flexible cantilever beams. The energy method is used to derive the governing equations of motion, where the kinetic energy, potential energy, and work done by external wind-wave forces are all deduced in a global coordinate system. The 5-MW baseline semi-submersible FOWT is used to verify the derived model against the results simulated from FAST developed by the US National Renewable Energy Laboratory (NREL) at two scenarios: free decay state and different wind-wave load cases. Results show that the established FOWT model can well reflect the vibration characteristics of FAST model. The application of the model to the control of platform pitch with a tuned mass damper is studied. The simplified model could provide a low-order method for the structural dynamics analysis and advanced vibration control design for the multi-body components of the semi-submersible FOWT in the future.

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