浮式风机模型试验中的等效电流载荷模拟方法及实验验证

本文创新性地提出基于滑轮-配重系统(PWS)的等效电流载荷模拟方法，通过半潜式浮式风机(FWT)案例验证显示：该方法在稳定流条件下能准确复现动态响应趋势，平台平均运动偏差<10%、系泊载荷差异<7%，为缺乏造流设备的试验水池提供了经济高效的解决方案。

　　

Highlight

基于滑轮-配重的等效电流载荷模拟方法

滑轮-配重系统(PWS)的核心原理是通过校准后的水平配重力替代稳态海流施加的平均拖曳力。如图1所示，该方法实施包含以下关键步骤：

1. 1.

   浮式风机(FWT)模型识别：基于设计吃水条件，通过风洞试验和拖曳试验获取电流拖曳系数

2. 2.

   等效力计算：根据Morison方程计算平台各组件在目标流速下的阻力，整合为作用于重心处的集中力

3. 3.

   滑轮系统配置：通过多组滑轮将垂直配重力转化为水平等效载荷，确保力方向与预设电流一致

半潜式浮式风机中的PWS方法实施

通过对比物理造流与等效加载法的试验数据，系统评估了该方法对测量结果的影响。在极端工况(DLC 6.3)下，设定入射流速1.13 m/s，保持其他参数恒定，同步采集平台运动、系泊载荷和机舱加速度数据。

测试条件

选用1年重现期极端工况(DLC 6.3)作为典型案例，对比物理造流与等效加载法的差异。结果显示：PWS法复现的动态响应趋势与物理造流基本一致，平台平均运动偏差约10%，系泊载荷差异控制在7%以内，但在极值测量中存在一定偏差。

Conclusions

研究表明：滑轮-配重等效加载法能有效模拟稳定流载荷，为缺乏造流设备的水池试验提供可行方案。该方法在平台平均运动、系泊载荷等关键参数上具有良好一致性，但需注意其对极值响应的模拟局限。研究成果为浮式风机模型试验的等效载荷参数选择提供了量化依据。