波浪沿樁基風電基礎的爬升及對工作平臺的砰擊.pdf

1、從20世紀90年代末至今，歐洲已經迅速建成了為數(shù)眾多的大型的海上風力發(fā)電場，我國近幾年在沿海也陸續(xù)建成了若干海上風力發(fā)電場，發(fā)展速度正在加快，風能尤其是海洋風能作為清潔能源發(fā)展越來越快，淺水的樁基礎海上風電機在目前和未來都將是最主要的海上發(fā)電裝備。然而，樁基礎海洋風機在運行過程中仍然面臨著一些實際的海洋工程問題，比如風機運行過程中發(fā)現(xiàn)的波浪爬升及對工作平臺、靠船設備造成嚴重的損壞，因此有必要對海洋風機基礎周圍的波浪爬升及砰擊現(xiàn)象進行詳細

2、研究。本文采用理論分析、模型試驗和數(shù)值模擬相結合的方法，對波浪沿多種樁基礎的爬升現(xiàn)象、波浪對工作平臺的砰擊現(xiàn)象、入射角度對波浪爬升高度的影響、不同基礎類型對波浪爬升高度的影響等進行了較為深入的研究。
　　首先通過水槽模型試驗得到規(guī)則波、隨機波不同工況下波浪沿單立柱三樁基礎、單立柱五樁基礎的爬升高度，并將多種理論預測的爬升高度與試驗高度進行對比，得出可信賴的預測方法和預測公式，同時將波浪不同角度入射情況下的爬升高度進行對比，以得到浪

3、向對爬升高度的影響。
　　其次對爬升現(xiàn)象嚴重的工況進行砰擊實驗，得到砰擊壓強在閉合式工作平臺上的分布，對砰擊壓強和砰擊力進行分析，得出通過波浪工況及爬升經驗公式來預測砰擊壓力的方法和公式，并得出不同角度對砰擊力作用的影響。
　　然后采用動量方程和連續(xù)性方程為控制方程，自由液面采用VOF方法求解，運用邊界造波法進行造波，建立三維數(shù)值波浪水槽，為了防止水槽末端發(fā)生波浪反射，從而對工作區(qū)域造成影響，采用阻尼消波技術進行消波。對網格

4、劃分疏密形式進行了詳細研究，保證了數(shù)值方法的可行性。
　　最后通過建立的數(shù)值水槽模擬波浪沿單立柱三樁基礎、單立柱五樁基礎的爬升，與模型試驗結果進行對比分析，證明了數(shù)值模擬爬升的正確性。用數(shù)值水槽模擬波浪沿圓管單樁基礎的爬升，與單立柱三樁基礎模型試驗結果進行對比分析得出了不同基礎類型對爬升高度的影響。
　　本文比較系統(tǒng)地研究了波浪沿樁基風機基礎的爬升和砰擊現(xiàn)象，得到了具有一定創(chuàng)新意義的結論，為我國海洋風力發(fā)電基礎的設計與安全性