海上风电复合筒型基础周围局部冲刷研究

摘要

海上风电场风电基础周围的局部冲刷会影响风机结构稳定性,最大冲刷深度成为风电基础设计的重要参数之一。本文建立了往复流造流水槽,对复合筒型基础周围的局部冲刷进行了系列模型试验研究,同时利用FLOW-3D软件建立了三维数值水槽,研究复合筒型基础周围的三维水流特性及基础周围切应力分布规律。本文的研究内容和结论如下:
　　(1)研制了双向流造流系统,可产生正向流、反向流和按照正弦曲线形式变化的往复流,通过计算机软件自动控制,实时修正流速曲线,精度较高,可以满足试验要求。采用高精度的定位机构,开发了水下地形测量系统,控制终端利用电脑遥控软件自动定位,操作方便,经运行调试,系统稳定性好,并已成功应用于往复流筒型基础冲刷的地形测量,达到开发目标。
　　(2)利用系列比尺模型,对江苏响水海上风电场复合筒型基础样机周围粉沙质海床的冲刷进行了试验研究。系列比尺分别采用1:20、1:40和1:70,分析了往复水流作用下基础周围冲刷坑形态范围、冲刷平衡时间及最大冲刷深度,根据试验结果推算得到现场复合筒型基础周围最大冲刷深度为2.8m。
　　(3)利用FLOW-3D软件建立了三维水流数学模型,分析了复合筒型基础尾流漩涡的分布规律以及断面流速剖面分布;基于紊动动能法,计算得到了复合筒型基础周围床面切应力放大系数,并比较了复合筒型基础与单桩的冲刷范围和的最大冲刷深度。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容

第二章 物理模型试验设计

2.1试验仪器及设备

2.2模型设计

2 .3试验方案与组次

2.4模型布置与试验方法

2.5本章小结

第三章 筒型基础局部冲刷的试验结果与分析

3.1冲刷坑形态

3.2冲刷平衡时间

3.3最大冲刷深度

3.4本章小结

第四章 筒型基础周围水流数值模拟

4.1数学模型介绍

4.2模型设置

4.3模拟结果与分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢