如东海上风电基础周边水动力特性及其波流力计算

发布时间：2020-06-05 09:53

【摘要】：近些年,我国海上风电发展迅速,风机制造业日趋成熟。如东海上风电在提供便利的同时,也产生一些问题。风电场工程的桩基群一般会引起周边海流的流速变化,导致工程附近的水动力发生变化,进而加剧桩基附近泥沙冲淤,容易对当地的地貌形态、港口资源及生态环境等方面带来影响,进而影响着航道通行和周边港口资源的开发利用。而海流荷载和波浪荷载是风电桩基的主要荷载,研究风电桩基的受力分析对风机基础的安全性有极大意义,并且为以后的防护作用提供指导意见。本文搜集了工程区域水文资料和的潮流、波浪资料分析了工程海域基本情况和动力环境并总结了前人在水动力数值模拟方面的研究工作。为了探讨如东海上风电基础周边水动力变化特性,基于MIKE 21软件建立了二维水动力数值模型。通过工程前的潮位潮流验证,结果表明该模型能够准确真实的模拟工程区的潮流运动,可用于工程后研究水动力变化的模拟计算。实测了工程后的潮流、波浪为波流力的计算提供了边界条件。在CFD上建立圆柱绕流模型,基于VOF数值方法采用流体力学软件Fluent模拟计算了工程区风电桩机所受的波流力。分两种水深工况和三种不同受力情况进行分析。结果发现,纯流动情形,受力从开始突然下降,后上升波动数个周期后趋于某个固定值,而纯波浪则处开始不稳定后,后期大小、正负呈现周期性变化并保持稳定,波流耦合情形与纯波浪相似,但略微复杂。力矩变化与圆柱表面受力变化相似。在纯波浪、纯流以及波流组合条件下桩基所受的力以及力矩值随着水深增大而增大。
【图文】：

如东县,海港,地理位置,风电场

如东海上风电基础周边水动力特性及其波流力计算求[1]是在不破坏自然环境的基础上，经济可行顺应环境与自然，经济可行。电场，相对而言，海上风电场对环境的造成的影响比陆上风电场造成的影响是然而，海上风电场的开发实施以及运行施工和运行后肯定必然会对工程区域的生态和生态和水文、地质地质条件等环境存在或多或少一定的影响，，如布的海上风电场密集的风机桩群风机基础结构对水位、流速、水道通量及海能力等水动力条件的影响、海上风电场对海洋生[2][3][4]物的影响等等。因此，程区域周边水动力特性是必不可少的的一部分。海上风机建立在海床上,其受了大量的波浪和波流荷载,研究风机基础在海流、波浪及波流耦合作用下情况,对于风机基础的安全性有着重要的意义，并且为以后桩基的防护提供建

模型范围,工程区

图 1-2 工程区模型范围Fig 1.2 Range of engineering model2 研究的目的和意义海上风电工程在提供巨大的电能资源的同时，也容易对当地的流场分布、态、港口资源及生态环境等方面带来负面的影响，继而影响着本区域的码头源、航道资源、滩涂资源和水资源的开发利用。对风电工程周边水动力特性可以为周边海域资源发展提供技术指导以及针对对生态环境的不良影响提出措施。而所处的波浪和水流对风电机组桩基基础可能会造成巨大的力与弯矩等不响，所以波流力的计算研究对桩基的安全性及防护具有重大意义。本文在分析研究了洋口港海域形式及水动力环境的基础上通过 MIKE 21 的二维潮流数学模型，计算分析了中广核如东 150MW 海上风电示范项目、0MW 海上风电场项目引起的潮流场变化来评价对现有洋口港西太阳沙作业
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM614;TU476;P731.2

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