在寒區(qū)海上風(fēng)電工程中,抗冰錐可削弱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)冰荷載,但它會(huì)顯著影響無冰時(shí)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的波浪荷載。工程常用的Morison方程對(duì)抗冰錐單樁基礎(chǔ)波浪荷載的計(jì)算則缺乏經(jīng)驗(yàn),用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法模擬波浪與抗冰錐單樁基礎(chǔ)的作用,計(jì)算其波浪荷載,與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比誤差很小,驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。通過與無冰錐基礎(chǔ)波浪荷載對(duì)比分析表明,加裝抗冰錐后的基礎(chǔ)水平波浪力、波浪力矩、豎向波浪力均顯著增大,而且豎向波浪力的方向發(fā)生改變。

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【部分圖文】：

圖1抗冰錐單樁風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)

抗冰錐設(shè)置在水位變動(dòng)區(qū),由正錐體和倒錐體相扣組合而成,如圖1所示。根據(jù)《中國海海冰條件及應(yīng)用規(guī)定》[3],我國渤海及黃海北部的海冰受氣溫、風(fēng)及海流等環(huán)境因素的影響,冰期內(nèi)海冰日際變化明顯,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在整個(gè)冰期內(nèi)并非持續(xù)遭受海冰作用,無冰時(shí)環(huán)境荷載仍以波浪荷載為主,而抗冰錐的存在使基....

圖2水槽布置圖

水槽內(nèi)流場(chǎng)網(wǎng)格劃分如圖3所示,采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散流體域,同時(shí)在自由液面附近加密網(wǎng)格,保證自由液面的光順度;為了更加精確地捕捉結(jié)構(gòu)附近波面的波動(dòng)情況,在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)附近使用O型網(wǎng)格沿徑向加密網(wǎng)格;在水槽消波區(qū)內(nèi)使用沿波浪傳播方向逐漸稀疏的網(wǎng)格,這樣既能降低網(wǎng)格數(shù)量也能加速波浪....

圖3流場(chǎng)網(wǎng)格

圖2水槽布置圖數(shù)值波浪水槽整體如圖4所示,水槽長(zhǎng)為4.5倍波長(zhǎng),末端消波區(qū)長(zhǎng)為1.5倍波長(zhǎng),水槽寬度約為抗冰錐段最大直徑的10倍,整體網(wǎng)格數(shù)量約133萬。波浪沿X軸正方向入射,從圖中可以看出:該數(shù)值波浪水槽可生成穩(wěn)定的波浪序列,消波區(qū)波面平坦,幾乎無波動(dòng),滿足上文提到的數(shù)值水槽....

圖5抗冰錐段物理模型與數(shù)值模型

為了驗(yàn)證該數(shù)值水槽對(duì)抗冰錐單樁基礎(chǔ)波浪荷載的計(jì)算精度,在數(shù)值水槽內(nèi)放置與物理模型實(shí)驗(yàn)一致的抗冰錐段縮尺模型,計(jì)算其水平波浪力,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。物理模型實(shí)驗(yàn)縮尺比為1∶20,如圖5(a)所示,實(shí)驗(yàn)水深1.108m,波浪周期1.75s,波高0.365m。數(shù)值模擬模型及波浪....

本文編號(hào)：3920154