目前,风波环境下浮式风机运动响应的分析,仍然存在模型耦合不完全、环境荷载计算简化过大或时域计算耗时长等问题。基于这些常见问题,本文采用ANSYS和风机气动荷载计算程序相结合的技术对NREL提供的海上TLP浮式风机模型进行耦合动态响应分析。ANSYS中风机气动荷载的模拟。根据叶素动量理论,利用Fortran语言编译了可供APDL实时调用的考虑平台运动的风机气动荷载计算程序user＿force。将该程序计算的风机荷载与FAST计算的相关结果进行了对比,验证了user＿force的正确性。根据风机运行控制机理,用user＿force对不同风速下的风机气动荷载进行了数值模拟。发现,运行工况下,主动控制可明显减小风机气动荷载;极端工况下,主动控制和被动控制对风机气动荷载的影响相似;风轮转动频率处存在气动荷载分量。风机结构频域响应特性的模拟。用FAST和APDL对该风机结构进行了频域分析。发现,塔架对叶片的影响主要发生在塔架的一阶震荡频率处;叶片振动受叶片转动效应的影响明显大于塔架对其的影响程度;叶片柔性特征不会明显改变塔架固有频率和塔架的一阶振幅;叶片转速对塔架振动的影响极小;柔性塔架对与水平面相平行的平台平动和与水平面相垂直的平台转动频率都有明显影响。浮式风机耦合动力响应分析。基于AQWA的三维势流理论进行了APDL中TLP浮式风机平台水动力荷载的计算;通过调用二次开发的风荷载计算程序进行了APDL中浮式风机气动荷载的计算,对浮式风机进行耦合动力响应分析。结果表明,与刚性塔架相比,柔性塔架时平台纵荡、纵摇位移明显增大,风机气动荷载波动幅度明显增大。考虑平台运动影响时,风机推力荷载波动幅度也会明显增加。风荷载使得TLP浮式风机平台运动响应幅值在低频处的数量级明显增大。考虑二阶波浪荷载效应时,平台响应在整个频率范围内都明显增大。迎风端、背风端张力筋腱相较于两侧张力筋腱更易于受到风、波浪荷载的疲劳破坏。分析张力筋腱张力时,要重点考虑平台纵摇运动对其的影响。