波浪沿樁基風(fēng)電基礎(chǔ)的爬升及對(duì)工作平臺(tái)的砰擊.pdf

1、從20世紀(jì)90年代末至今，歐洲已經(jīng)迅速建成了為數(shù)眾多的大型的海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，我國(guó)近幾年在沿海也陸續(xù)建成了若干海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，發(fā)展速度正在加快，風(fēng)能尤其是海洋風(fēng)能作為清潔能源發(fā)展越來(lái)越快，淺水的樁基礎(chǔ)海上風(fēng)電機(jī)在目前和未來(lái)都將是最主要的海上發(fā)電裝備。然而，樁基礎(chǔ)海洋風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中仍然面臨著一些實(shí)際的海洋工程問(wèn)題，比如風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的波浪爬升及對(duì)工作平臺(tái)、靠船設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，因此有必要對(duì)海洋風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)周?chē)牟ɡ伺郎芭閾衄F(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)

2、研究。本文采用理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)波浪沿多種樁基礎(chǔ)的爬升現(xiàn)象、波浪對(duì)工作平臺(tái)的砰擊現(xiàn)象、入射角度對(duì)波浪爬升高度的影響、不同基礎(chǔ)類(lèi)型對(duì)波浪爬升高度的影響等進(jìn)行了較為深入的研究。
　　首先通過(guò)水槽模型試驗(yàn)得到規(guī)則波、隨機(jī)波不同工況下波浪沿單立柱三樁基礎(chǔ)、單立柱五樁基礎(chǔ)的爬升高度，并將多種理論預(yù)測(cè)的爬升高度與試驗(yàn)高度進(jìn)行對(duì)比，得出可信賴(lài)的預(yù)測(cè)方法和預(yù)測(cè)公式，同時(shí)將波浪不同角度入射情況下的爬升高度進(jìn)行對(duì)比，以得到浪

3、向?qū)ε郎叨鹊挠绊憽?br>　　其次對(duì)爬升現(xiàn)象嚴(yán)重的工況進(jìn)行砰擊實(shí)驗(yàn)，得到砰擊壓強(qiáng)在閉合式工作平臺(tái)上的分布，對(duì)砰擊壓強(qiáng)和砰擊力進(jìn)行分析，得出通過(guò)波浪工況及爬升經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)預(yù)測(cè)砰擊壓力的方法和公式，并得出不同角度對(duì)砰擊力作用的影響。
　　然后采用動(dòng)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(yùn)用邊界造波法進(jìn)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(duì)工作區(qū)域造成影響，采用阻尼消波技術(shù)進(jìn)行消波。對(duì)網(wǎng)格

4、劃分疏密形式進(jìn)行了詳細(xì)研究，保證了數(shù)值方法的可行性。
　　最后通過(guò)建立的數(shù)值水槽模擬波浪沿單立柱三樁基礎(chǔ)、單立柱五樁基礎(chǔ)的爬升，與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(chǔ)的爬升，與單立柱三樁基礎(chǔ)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析得出了不同基礎(chǔ)類(lèi)型對(duì)爬升高度的影響。
　　本文比較系統(tǒng)地研究了波浪沿樁基風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的爬升和砰擊現(xiàn)象，得到了具有一定創(chuàng)新意義的結(jié)論，為我國(guó)海洋風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與安全性