波流联合作用下风机单桩基础复杂流场的数值模拟.PDFVIP

波流联合作用下风机单桩基础复杂流场的数值模拟 彭耀，万德成*，夏可 （上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 海洋工程国家重点实验室 高新船舶 与深海开发装备协同创新中心，上海，200240 ）  郇彩云，斯锋 ( 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 新能源工程设计院 江苏 310014) *通信作者，Email ：dcwan@sjtu.edu.cn 摘要：固定式风机为了保持正常的工作性能，需要有配套的支承基础使得风机拥有保持位置的能力。本文 所研究的某型 3MW 海上风机拥有单桩固定式的风机支承基础。该支承基础在海洋中受到波浪和流的联合 作用，这些环境载荷对风机本身的运行效率以及安全性都有至关重要的影响，研究风机基础在环境载荷作 用下的各项力学性能对保证风机平稳安全运行有重大意义。本文基于江苏滨海某型 3MW 风机项目，从数 值模拟角度，结合典型的试验数据，获取该固定式单桩风机基础在不同水深、不同载荷作用下的承载特性， 并与典型的试验结果进行对比，为后续的详细设计和结构改良提供一些有意义的参考数据。本文所用的求 解器为上海交大万德成课题组基于开源平台 OpenFOAM 自主开发而来的naoe-FOAM-SJTU 求解器。该求 解器基于有限体积法（FVM ），针对三维非定常不可压两相流 RANS 方程进行离散求解，可以处理任意形 状多面体网格；采用流体体积函数（VOF ）捕捉自由液面；使用 PISO 算法求解压力-速度耦合项。本次数 值分析的重点集中在总载荷力、压力分布、流场分布以及单桩基础危险截面力矩。 关键词：固定式风机, 单桩基础，波流联合作用，naoe-FOAM-SJTU 求解器 Numerical Simulation of a 3-MW Fixed Offshore Wind Turbine in Jiangsu under Wave-Current Action Yao Peng , Decheng Wan, Ke Xia (State Key Laboratory of Ocean Engineering, School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Collaborative Innovation Center for Advanced Ship and Deep-Sea Exploration, Shanghai 200240, China Email: dcwan@sjtu.edu.cn ) Caiyun Huan, Feng Si (Huadong Engineering Corporation, Jiangsu 310014, China ) Abstract ：It is necessary to set up a corresponding foundation for an offshore wind turbine in order to keep it at its position and working smoothly. In this paper, a series of numerical simulation is conducted by the help of a viscous flow solver named naoe-FOAM-SJTU, which is based on the open source toolbox OpenFOAM, for the foundation of a 3MW wind turbine. The wave loads and com