海上风电开始从浅水海域向深水进发,而当水深超过30m时,固定式基础建设成本急剧增加,因此漂浮式基础的海上风机成为了海上风电发展的热点。漂浮式风机以浮式结构为基础,通过锚泊系统实现在海上的定位。浮式风机减小了水深的限制,在离岸处获取了更加强劲和稳定的风能,但同时遭受了更加复杂的风浪流等环境载荷,浮式风机系泊系统的安全受到多变海况的威胁。因此,有必要研究引发浮式风机系泊断缆的环境条件,以及断缆后浮式风机系统的动力响应规律。为开展浮式风机的耦合模拟研究,现基于数值模拟的方法,以多体动力学理论建立全系统耦合方程,采用龙格库塔法求解。为确保数值方法对浮式风机耦合模拟的准确性,对比分析了数值模拟结果与文献试验结果,确定了数值模拟的可信度。针对50米水深海域,初步提出采用在系泊链底段增加重块的方式作为浮式风机系泊方案,并以百年一遇海况完成了对该系泊系统张力统计值的校核。针对浮式风机断缆工况的问题,以NREL的5MW风机、OC4-DeepCwind半潜型支撑平台和底段附重的系泊系统为浮式风机系统模型,通过分析风机设计工况中极端阵风工况对浮式风机系统响应的影响,发现由于极端阵风的瞬态变化特性,系泊张力瞬态增加,即出现冲击张力。当极端阵风的持续时间、阵风幅值和风向变化角度满足一定要求时,浮式风机系泊冲击张力幅值超出了系泊线的最小破断载荷,极易引发浮式风机系泊断缆。因此,研究了极端阵风的特征参数与浮式风机系泊冲击张力的关系,并以系泊线的最小破断载荷为触发系泊断缆的临界张力,总结了浮式风机在极端阵风条件下的断缆工况。通过对比研究浮式风机在极端阵风条件下完整系泊状态和断缆状态的系统响应,发现浮式风机断缆导致浮式平台远距离漂移,漂移过程中外输电缆被破坏,甚至发生连锁的系泊断缆,浮式风机的漂移还可能导致与潜在的浮式结构物间的碰撞。浮式风机漂移过程中,由于风向标效应,平台艏摇方向运动失稳,风力机的偏航机构容易受损。