风能作为一种清洁无污染的可再生能源,对我国乃至整个世界未来的可持续发展起着重要作用,尤其是对资源丰富的海上风能的开发,更具有广阔的发展前景。目前,设计建造半潜式风机基础,开发深海海域风力发电成为海洋风能利用的主要方式。本文的研究工作围绕准确模拟半潜式海上浮式风机系统的响应和响应控制两大目标展开。在本课题组前期研究的基础上,利用FAST软件对海上浮式风机系统在各种工况下的响应进行模拟,并开展模型试验,验证数值模拟结果的有效性。最后,有针对性地设计了一套放置在机舱的TMD装置,对本课题组设计的海上浮式风机系统的响应进行被动控制。在数值模拟部分,本文对于FAST数值模拟中的三个关键点进行了精细研究。这三个关键点均为课题组在之前的模拟中并未考虑,但在实际分析中发现对数值模拟结果可能产生较为重大影响的:引入二阶波浪力计算,并进行了全面的分析,并在后续的数值模拟中全面考虑了二阶波浪力的影响;为本课题组设计的悬链线系泊系统设计了替代的弹簧系泊系统,并找到悬两者之间的动力性能的差异;本文对FAST中自带的NREL-5WM风机的参数进行了修改,使风机在不同风速下的的基底推力、基底弯矩与某型号5 MW风机的数据相匹配,为在后续试验使用该目标风机模型做铺垫。为了验证数值模拟结果的准确性,本课题组在哈尔滨工业大学风浪联合实验室开展了模型试验。本次模型试验共设置8套模型,进行了包括风浪联合试验在内的多个工况的试验。本文介绍了试验内容,并对试验结果和数值模拟结果进行对比分析。为了使本课题组设计的风机系统能够适应复杂多变的海况,本文针对试验模型中的优选模型LCP4设计了一套TMD装置。通过建立有限自由度模型、TMD装置参数优选,最后得到最优的TMD参数。由模拟结果得知,加装了TMD装置之后,风机系统的疲劳特性得到很好地控制,能够有效地延长风机系统的工作时间。