体
准
T/CSNAME 173-2026
Experimental model establishment and test procedures for hybrid wind-tidalbinedpowergeneration device
中国造船工程学会 发布
前言
起草.
请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的责任.
本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出.
本文件由中国造船工程学会归口.
本文件起草单位：中山大学、埃米南（上海）科技有限公司、招商局海洋装备研究院有限公司、北京理工大学（珠海）、中交四航工程研究院有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公 司、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、南方电网科学研究院有限责任公司、哈尔滨工程大学、中船黄埔文冲船舶有限公司、国家海洋技术中心、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、江苏科技大学、海斯比科技股份有限公司、蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司.
本文件主要起草人：马勇、胡超、刘京、张旭、陈嘉豪、沈波、李磊、李营、麦研、王雪刚、王洪庆、徐刚、梁晓兵、盛其虎、张学伟、宋义彬、王罐、路宽、王花梅、任修迪、王树齐、施军、倪问池、李聪、杨化龙、上官亮.
风流联合发电装置试验模型建立和试验规程
1范围
本文件规定了风流联合发电装置模型试验的试验目的、试验原理、试验类别、试验模型系统建立、环境参数模拟、试验前准备、试验程序、数据分析与评定、追测或证实方法、试验报告编制要求.
本文件适用于漂浮式风流联合发电装置在系泊及非系泊状态下风、浪、流联合作用时的水池模型试验研究.
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款.其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括的修改单）适用于本文件.
CB/Z812-2019海洋工程结构物耐波性试验规程
CB/T3471-2016风、浪、流联合作用下复式系统模型试验规程
CB/T3675-2016水面船舶耐波性试验规程
Procedures and Guidelines)
ITTC 7.5-02-04-01:2024 海洋工程实验（0cean Engineering Tests:ITTC ReendedProcedures and Guidelines)
ITTC7.5-02-07-02. 1:2021耐波性实验(SeakeepingExperiments:ITTC RemendedProcedures and Guidelines)
性(Loads and Responses Seakeeping Predicting Power Increase in Irregular Waves Based on ITTC7.5-02-07-02.2:2008负载与响应，基于规则波模型实验预测不规则波中的功率增加：耐波Model Experiments in Regular Waves: ITTC Remended Procedures and Guidelines)
Tests of Floating Offshore Structures with Mooring Lines: ITTC Remended Procedures and ITTC7.5-02-07-03.5:2021带系泊线的浮动海上结构被动混合模型测试（Passive Hybrid Mode1Guidelines)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件.
风流联合发电装置hybrid wind-tidal bined pomer generation device
基于漂浮式载体，集成利用风能及潮流能发电的装置，
塔影效应towereffect
由于风电机组塔架的阻塞作用引起的塔架后方风速降低，进而影响风机气动性能的现象.
4试验目的
风流联合发电装置模型试验是为了验证风流联合发电装置的水动力及结构动力响应特性.主要评估风、浪、流环境载荷作用下的运动响应、结构响应、波浪爬升特性、气隙性能、波浪碎击特性、风能 转换效率、潮流能转换效率及稳性控制等装置特性，为装置的实际工程设计和研发提供指导.
5试验原理
气动特性、水轮机水动力特性、浮体运动响应特性、铺链张力特性等. 在水池中，通过模拟风、浪、流等海洋环境条件，测试风流联合发电装置流体动力特性，包括风机
为准确测量装置流体动力特性，试验时应满足以下相似条件：
a）风、浪、流联合作用下风流联合发电装置系统模型试验时，装置模型除满足基本的几何相似和 质量相似外，为准确测量装置流体动力响应特性，装置还应满足傅汝德数（FroudeNunber）相等：b）为保证风流联合发电装置风机原型和模型之间的系统激振频率和塔影效应相似，原型和模型c）为保证原型风机塔筒和模型风机塔筒之间的柔性相似，原型塔筒和模型塔筒还需要满足弹性 之间还需要满足叶尖速比相似（叶尖线速度和流体入流速度的比值）：相似.
6试验类别
风流联合发电装置模型试验可分为以下两类：a）波浪水池试验：测试多种环境载荷作用下装置系统整体的水动力特性和结构载荷特性：b)拖曳阻力试验：测试风流联合发电装置模型的流体载荷特性.
7试验模型系统建立
7.1系统组成
试验模型系统一般包括：e）系泊系统模型.
a）载体平台模型：b）风力机模型： c）塔筒模型：d）潮流能发电装置模型：
7.2载体平台模型
7.2.1载体平台模型一般分为：
a）波浪试验平台：b）阻力试验平台.
7.2.2根据不同试验目的、试验场地和试验设备的安排，缩尺比选择应满足以下优先准则. a）水池尺度限制：拖曳阻力试验中，避免池壁效应影响，模型总宽度与水池宽度比值参照CB/T3675-2016中第4.2.2节：波浪水池试验中，水池尺度主要依据系泊系统而定，不同的系泊系雷诺数效应：当研究粘性效应时，缩尺比的取值应使模型满足雷诺数相似： 统对水池要求对应关系参照ITTC.7.5-02-07-03.5:2021：c）测量精度需求：关键部件尺寸缩尺后不应小于测量仪器分辨率（如激光位移计大于等于5mm）：e）缩尺比一般不应低于1:100，特殊情况下经误差分析可放宽至1:120，但需在试验报告中说明： 波浪模拟能力：缩尺比与造波机最小可生成波高之比应满足入/H≥50：f）模型与原型各物理量之间的转换关系应按CB/T3471-2016中第4章的要求.
7.2.3模型结构应满足下列要求：
a)平台主体各结构连接应准确，主体表面应平滑光洁，应采用易于观察的颜色（一般为中黄色）便于试验观察：b）平台主体主尺度误差应小于0.5mm，且小于目标值的千分之一： c）平台各结构型线误差应采用卡尺或三坐标测量仪进行测量，间隙误差应不超过0.5m：d）模型各结构在制作前应进行生产设计，通过数值模拟计算得到目标质量、重心位置及转动惯量，以满足试验需求并便于后续校核：
e）平台主体结构应保证刚度，在满压载状态下无局部变形，在水池中不会引起异常结构响应，局部结构应通过敲击试验验证，其固有频率应是试验中可能出现的激励频率上限的2倍以上，以避免共振现象影响试验结果：f）平台主体应能承受连续24h的浸泡而不渗漏水分：若有动密封结构，总浸泡时间不少于24h， 以确保模型的水密性：g）进行拖曳阻力试验时，应保证模型与拖车固定平板的连接刚度，防止拖曳过程中的晃动.
7.2.4浮式平台物理属性的测量，包括重心和转动惧量的测定，如采用摇篮式惯量架测量，则需满足以下要求：
a）惯量架摇篮质量小于模型目标质量的一半：b）惯量架刀口阻尼应调整至对测试结果无影响的水平： c）惯量架自身结构应满足对称式布置，重心位于几何中心：d）测量重心高度时，应采用倾斜试验方法，测量值精度高于0.1mm：e）测量惯量时，应连续记录至少20个摇摆周期的数据，并取其算术平均值进行计算： f）测量及调整顺序应先调整重心Gx，GY，Gz，再依次调整转动惯量Ixx，IYY和Izz.
7.3风力机模型
风力机模型可根据模拟形式分为物理叶片旋转形式和高速风扇推力还原形式等.为保证试验结果准确，应满足以下要求：
b）族转部件（桨毅、叶根连接件、叶片或涡扇等）应通过动平衡测试，同时质量、重心及转动惯 a)风力机模型整体应满足和实型值的质量、重心相似，误差应小于3%：量误差应小于3%：c）考虑到风力机原型经缩尺后质量较低，推荐采用碳纤维材料制作，叶片间质量误差应小于0.1d）动力电机应满足轻量化要求，转速支持0RPM~200RPM，主轴额定转矩不低于2Nn，若原 g:e）若风机模块含变浆电机，应保证试验过程中单根叶片的奖距角度稳定，变浆额定扭矩一般应不 型风机功率大于10MW，模型风机主轴额定转矩不应低于5Nm：小于3Nm，试验过程中桨距角偏转角度误差小于0.1°：f)模型风机和实体风机之间需满足几何相似、质量相似、叶尖速比相似、转动惯量相似、推力相 似.
7.4塔筒模型
7.4.1塔简应满足刚度相似、几何相似、质量相似.7.4.2塔筒的顶端、中端及底端的固有频率均应满足设计要求，并且固有周期相对误差小于3%.
7.5潮流能发电装置模型
7.5.1潮流能模块可根据潮流能利用形式分为：水轮机、振荡翼、圆柱弛振等，其模型均应满足以下要求：
a) 模型应满足结构刚性，在最高速水流冲击下无结构变形和损坏，叶片或结构固有颠率应显著高于环境载荷频率及测量物理量频率：b）模型主尺度及型线应通过三坐标检测，误差小子0.1m： c）运动结构整体应进行动平衡检测，无偏心振动等异常现象：d）叶片/运动部件应符合目标质量、重心及转动惯量要求，一般相对误差应小于3%.
7.5.2若水池配备了造流系统，则流场模拟应满足9.3节要求.若水池未配备造流系统，则可以使用 简化方法对潮流能发电装置所受流载荷进行简化模拟，简化模拟方法应能够激发平台或装置产生的关键响应模式（如横荡、纵荡、垂荡、纵摇、横摇等），从面满足系统动力学行为研究的要求，应对比简化加载下平台的运动响应与理论预期是否一致，模拟的相对误差应小于3%.
7.6系泊系统模型
7.6.1试验前准备模型系泊系统时，应保证模型系泊线和实体系泊线保持几何相似、质量相似、弹性 相似.
