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Published:2025
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于彬, 张元良, 成佃虎, et al. 海上漂浮式BFRP光伏支架的结构设计与水动力性能分析[J]. 2025, (12): 28-41.
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于彬, 张元良, 成佃虎, et al. 海上漂浮式BFRP光伏支架的结构设计与水动力性能分析[J]. 2025, (12): 28-41. DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20241107.01.
海上漂浮式光伏支架面临着更加复杂的环境荷载,这会对此类光伏支架的水动力性能产生显著影响。基于此,提出一种由玄武岩纤维增强(BFRP)复合材料制备的海上漂浮式BFRP光伏支架,并设计了3种主体尺寸不同的海上漂浮式BFRP光伏支架构型。首先采用水动力分析软件AQWA,对不同构型进行了参数设计;然后对数值模型添加粘性阻尼修正以提升浮体结构运动响应计算的准确性进行了分析,并得到不同构型的运动响应特征数据;最后基于不同构型的运动响应幅值算子(RAO),运用多目标决策分析中的2种综合评价方法,对不同构型的水动力性能进行了分析,从而选出海上漂浮式BFRP光伏支架的最优构型。研究结果表明:1)通过AQWA软件建立的浮体结构数值模型具有良好的可靠性,其在纵荡、垂荡和纵摇3个自由度方向的运动响应结果与试验模型的结果吻合度良好,能准确模拟浮体结构在波浪环境中的运动特性。2)数值模型添加粘性阻尼修正后,构型的RAO突变有明显改善,显著提高了浮体结构运动响应计算的准确性。3)随着构型主体尺寸的增大,不同构型在六自由度方向的RAO均基本呈现逐步减小的趋势,且在波幅较大的频率范围内逐渐收窄,避免了高频阶段的大幅度运动响应。4)基于层次分析法计算得到了不同构型的六自由度的运动响应权重系数,并通过逼近理想解排序法确定了不同构型的运动响应与其理想最优解的综合距离,最终选出M
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构型具有最佳的水动力性能,是海上漂浮式BFRP光伏支架的最优构型。研究结果可为海上光伏发电的实际工程应用和光伏支架结构设计优化提供参考。
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