發(fā)布時間：2023-02-12 16:11

　　為了適應東南沿海部分海區(qū)的海床條件,海上風機基礎常采用高樁承臺群樁基礎,該基礎具有大尺度承臺和小尺度基樁的復合結構形式,整個基礎波浪載荷計算相對復雜,此時小尺度基樁上的波浪載荷準確計算需要同時考慮入射波浪和大尺度承臺產(chǎn)生的繞射影響,論文對此展開計算研究。此外,由于極端波浪引起的波浪載荷對風電基礎的威脅較大,因而計算中還考慮了畸形波的作用,同時本文還進行了實際海況下海纜敷設船舶和海纜本身的水動力計算分析工作,有關研究成果有一定的理論研究意義,并將對海上風電場的建設起到促進作用。首先,為準確計算復合結構中小尺度樁柱上的波浪載荷,并研究入射波波數(shù)、樁柱直徑大小和樁柱位置等因素對小尺度樁柱波浪載荷的影響。本文基于VOF法在Fluent中構建一個大尺度樁柱和一個小尺度樁柱組合而成的復合結構物三維波浪數(shù)值模型,通過數(shù)值計算得到作用于復合結構物小尺度樁柱的入射波浪力、繞射波浪力以及總波浪力,并對比了Morison公式結果,探討了小尺度樁柱上波浪載荷變化特性,結果表明在一定的波浪條件下,大尺度樁柱引起的波浪繞射對小尺度樁柱上的波浪載荷影響較大。其次,開展了不同類型波浪與高承臺群樁基礎相互作用的數(shù)值模擬...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 畸形波的研究進展
        1.2.1 畸形波的定義條件
        1.2.2 畸形波的生成機理模型
        1.2.3 畸形波的數(shù)值模擬研究進展
    1.3 海上風機基礎的發(fā)展情況
        1.3.1 風機基礎型式的種類及運用情況
        1.3.2 海上風機波浪載荷的研究現(xiàn)狀
    1.4 海上風電海底電纜鋪設的研究進展
        1.4.1 海底電纜鋪設的鋪設方法
        1.4.2 海底電纜鋪設數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容及研究思路
第二章 海上風機基礎水動力荷載相關理論
    2.1 工程常用波浪理論
        2.1.1 微幅波理論
        2.1.2 生成畸形波的線性疊加法
    2.2 高承臺群樁波浪力計算
        2.2.1 Morison方程
        2.2.2 考慮繞射場的Morison公式
        2.2.3 半沉圓柱體波浪力的計算方法
        2.2.4 線性疊加原理在畸形波領域的應用
    2.3 時域繞射理論
        2.3.1 繞射勢的控制方程與邊界條件
        2.3.2 遠場邊界條件的處理
    2.4 Orcaflex的理論基礎
        2.4.1 海纜張力建立模型的數(shù)學基礎
        2.4.2 Orcaflex水動力分析
    2.5 本章小結
第三章 繞射場中規(guī)則波對復合結構小尺度樁柱的水動力載荷分析
    3.1 Fluent中造波原理
        3.1.1 Fluent中創(chuàng)造波浪環(huán)境
        3.1.2 Fluent中實現(xiàn)消波功能
    3.2 數(shù)值模型的建立與驗證
        3.2.1 數(shù)值水槽的幾何模型及網(wǎng)格劃分
        3.2.2 邊界條件及求解方法
        3.2.3 模型驗證
    3.3 規(guī)則波作用下小尺度樁柱波浪載荷分析
        3.3.1 入射波數(shù)對樁柱波浪力的影響
        3.3.2 上部圓柱尺寸對波浪力的影響
        3.3.3 樁柱位置對波浪力的影響
    3.4 本章小結
第四章 海上風電高承臺群樁基礎數(shù)值模擬分析
    4.1 物理模型試驗
    4.2 數(shù)值模型建立及模型驗證
    4.3 數(shù)值結果與可靠性分析
    4.4 規(guī)則波作用下群樁波浪載荷分析
    4.5 畸形波作用下群樁波浪載荷分析
    4.6 本章小結
第五章 海上發(fā)電海底電纜起始鋪設數(shù)值模擬
    5.1 海纜起始鋪設作業(yè)流程
    5.2 海底電纜鋪設作業(yè)分析模型的建立
    5.3 不同浪流條件對起始鋪設的數(shù)值模擬
        5.3.1 風電場周年波浪海流條件
        5.3.2 波浪單獨作用對起始鋪設的影響
        5.3.3 浪流聯(lián)合作用對起始鋪設的影響
    5.4 畸形波對起始鋪設的影響
    5.5 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
    6.3 創(chuàng)新點
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3741411