海流对海上风电筒型基础整机深水沉放的影响研究

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现阶段,随着海上风电新型基础结构的研发和海上作业装备的大型化,全球海上风电开发规模不断扩大,并且逐渐向深远海域发展。筒型基础整机水中沉放安装具有施工时间短、施工成本低的特点,发展前景广阔。本文基于6.45MW风机,采用数值模拟与模型试验两种方法,研究了海流对单筒多舱筒型基础整机深水沉放的影响,研究的具体内容和结果如下:
  基于SESAM软件中的Genie模块建立筒型基础整机模型,并在SIMO模块中开展海流对筒型基础整机深水沉放的影响研究。通过对不同吊索数量、不同下沉深度和不同流速条件下的吊索力、机头加速度和横纵摇倾角的分析,得到:当吊索长度相同、迎流面吊索位置相同、背流面吊索与迎流面吊索对称分布、且塔筒上安装抱箍时,3根吊索悬吊整机沉放优于4根吊索;筒型基础整机水中下沉过程中,迎流面吊索拉力随流速的增大存在增大的趋势,背流面吊索拉力随流速的增大呈现先增大后减小的趋势;筒型基础整机下沉不同深度时,机头加速度和横纵摇倾角随流速的增大存在增大的趋势;相同流速条件下,机头加速度和倾角随下沉深度的增加呈现增大的趋势,且相同下沉深度、相同流速条件下,纵荡加速度最大,横荡加速度次之,垂荡加速度最小;当整机下沉深度较大时,小流速作用下,机头的纵摇倾角较大,且出现大于10°的情况。为了降低整机沉放安装因倾斜过大而倾覆的风险,流速不超过0.5m/s,相应吊索力的最大值为605?10N左右。
  根据模型试验的相关理论,设计并制作了单筒多舱筒型基础整机模型,并在不同下沉深度和不同流速条件下进行筒型基础整机的动力特性试验。研究了流速对3根吊索的拉力、机头加速度和横纵摇倾角的影响,得到了与数模结果基本一致的结论,并且这些研究成果可以为整机深水沉放提供技术支持。同时得到水面未超过筒裙顶盖时,随着流速的增大,机头的纵摇倾角小于1°、横摇倾角小于0.6°,机头垂荡加速度小于0.015g。
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