海上风电基础在波流共同作用下冲刷的数值模拟

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近年来,许多国家都将目光投向清洁无污染的海上风电产业。海上风电的大规模发展已经成为一种必然趋势。然而,复杂多变的海洋环境会影响风电机基础的稳定性。波浪和潮流共同作用下风电机基础周围容易发生冲刷,而基础冲刷严重则可能导致风机失稳。本文基于Delft3D软件,模拟潮流单独作用下以及波浪、潮流共同作用下海上风电机基础周围的冲刷。本文主要内容及结论如下。(1)利用Delft3D模拟波浪、水流共同作用下圆柱周围冲刷,分析圆柱周围的流场、床面剪切应力以及地形变化规律,并与物理模型实验结果进行比对,冲淤结果基本相符,验证了软件的适用性。(2)利用Delft3D模拟上海东海大桥海上风电场整个场区的流场,其结果为下一步单个风电机基础周围冲刷的模拟提供边界条件。(3)利用Delft3D模拟海上单个风电机基础周围在潮流单独作用下的冲刷,以及在波浪、潮流共同作用下的冲刷。可以得到:在潮流单独作用下,风电机基础周围发生轻微冲刷或淤积,地形变化缓慢;大潮单独作用下的冲刷深度稍大于中潮和小潮,但差距并不明显;在波浪和潮流共同作用下,风电机基础周围发生大面积冲刷,冲刷坑深度快速增加且远大于潮流单独作用下的冲刷坑深度。数值模拟结果可为风电机基础防护设计提供一定的参考依据。
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