波浪沿樁基風(fēng)電基礎(chǔ)的爬升及對工作平臺的砰擊.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，我國近幾年在沿海也陸續(xù)建成了若干海上風(fēng)力發(fā)電場，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)展越來越快，淺水的樁基礎(chǔ)海上風(fēng)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(chǔ)海洋風(fēng)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(fēng)機運行過程中發(fā)現(xiàn)的波浪爬升及對工作平臺、靠船設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，因此有必要對海洋風(fēng)機基礎(chǔ)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(jié)合的方法，對波浪沿多種樁基礎(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)、單立柱五樁基礎(chǔ)的爬升高度，并將多種理論預(yù)測的爬升高度與試驗高度進行對比，得出可信賴的預(yù)測方法和預(yù)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?qū)ε郎叨鹊挠绊憽?br>　　其次對爬升現(xiàn)象嚴(yán)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(jīng)驗公式來預(yù)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(shù)進行消波。對網(wǎng)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(chǔ)、單立柱五樁基礎(chǔ)的爬升，與模型試驗結(jié)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(chǔ)的爬升，與單立柱三樁基礎(chǔ)模型試驗結(jié)果進行對比分析得出了不同基礎(chǔ)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(fēng)機基礎(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，為我國海洋風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)的設(shè)計與安全性