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1、學校代碼：10289分類號：P715.2密級：公開學號：132010024江蘇科技大學碩士學位論文海洋浮動式激光雷達測風裝置初步研究研究生姓名居鎮(zhèn)導師姓名蔣志勇申請學位類別工學碩士學位授予單位江蘇科技大學學科專業(yè)船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造論文提交日期2015年12月23日研究方向船舶先進制造技術(shù)論文答辯日期2016年03月19日答辯委員會主席管義鋒評閱人盲審盲審2016年3月19日分類號：P715.2密級：公開學號：132010024工學碩士學位論文海洋浮動式激光雷達測風裝置初步研究學生姓名居鎮(zhèn)指導
2、教師蔣志勇教授江蘇科技大學二O一六年三月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringThePreliminaryStudyOnMarineFloatingLidarWindMeasuringDevicesSubmittedbyJuZhenSupervisedbyProfessorJiangZhi-yongJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMa
3、rch,2016江蘇科技大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。江蘇科技大學學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)
4、江蘇科技大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于：(1)保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。(2)不保密□。摘要近年來為推動海上風能的有效利用，海上風場的建立越來越受到人們的重視。激光雷達因其探測精度與空間分辨率高、測量范圍遠等特點，已成為當前測量海上風場的最有效手段之一。目前，激光雷達大多安裝在固定樁柱上進行測風研究，隨著水深增加樁柱成本急劇增大，不利于長期發(fā)展。而浮動式激光雷達測風裝置，因其制造成本低、布置方
5、便以及污染小等優(yōu)點，已經(jīng)越來越被人們所關(guān)注。本文自主設(shè)計了浮動式激光雷達測風裝置，并基于三維勢流理論的SESAM軟件對其水動力性能展開了研究。論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)在大量調(diào)研各類型儀器的基礎(chǔ)上，通過對比分析，選擇了安裝簡便、測風精度高的激光雷達以及相關(guān)配套設(shè)備，保證激光雷達能夠在海上進行長期的測風研究。(2)通過研究國內(nèi)外相關(guān)文獻和工程實例，利用SESAM軟件進行數(shù)值模擬分析，確定了浮動式激光雷達測風裝置的結(jié)構(gòu)型式、詳細尺寸以及相關(guān)設(shè)備布置方案，有效降低激光雷達工作時波浪對其測風精度
6、影響。分析可知：對于浮動式激光雷達測風裝置內(nèi)部儀器的布置而言，將其靠近中垂線布置時，能夠有效地提高浮動式激光雷達測風裝置的無因次衰減系數(shù)，從而降低整個系統(tǒng)的運動響應(yīng)幅值，但是浮動式激光雷達測風裝置的固有周期也會隨著減小，可能對其工作產(chǎn)生不利影響。(3)應(yīng)用SESAM軟件的HydroD/Wadam模塊開展了浮動式激光雷達測風裝置的頻域計算工作，得到不同波浪入射角、不同水深時的水動力系數(shù)。同時，進一步考慮了粘性阻尼對浮動式激光雷達測風裝置橫搖以及縱搖運動的影響。結(jié)果表明：浮動式激光雷達測風裝置的運動性
7、能與水深變化無關(guān)，其橫搖與縱搖運動固有周期約為2s，適合布放在長周期海域，而垂蕩運動則具有良好的隨波運動特性。此外，在進行浮動式激光雷達測風裝置運動響應(yīng)預報時，建議考慮粘性阻尼作用，否則計算結(jié)果偏大。(4)依據(jù)不同的工作水深，為浮動式激光雷達測風裝置設(shè)計了兩種系泊系統(tǒng)，分別是：全錨鏈系泊系統(tǒng)和三段式系泊系統(tǒng)，并應(yīng)用SESAM軟件的DeepC模塊對浮動式激光雷達測風裝置及其系泊系統(tǒng)進行時域計算分析，驗證可行性。其結(jié)果表明：當浮動式激光雷達測風裝置采用全錨鏈系泊系統(tǒng)時，想要控制其運動響應(yīng)和錨鏈張力，應(yīng)
8、著重控制浮動式激光雷達測風裝置的波頻運動成分。而采用三段式系泊系統(tǒng)時，則既需要控制浮動式激光雷達測風裝置波頻運動成分還需要重點考慮低頻運動成分。(5)根據(jù)相似理論，確定模型參數(shù)，通過模型規(guī)則波試驗驗證浮動式激光雷達測風裝置的數(shù)值理論結(jié)果。I關(guān)鍵詞：浮動式測風裝置；總體設(shè)計；數(shù)值模擬；模型試驗IIAbstractInordertopromotetheeffectiveuseofwindenergy,theestablishmentofoffshorewindfarmisgetting
