海上风电高承台复合桩基础水动力载荷数值模拟

摘要

海上风电机组高承台复合桩基础为同时存在大中尺度承台和小尺度杆件基桩的复合结构形式,按现有设计规范对此类结构进行波浪水动力载荷计算存在较大误差.为准确计算复合桩基础小尺度杆件所受的波浪载荷,不仅要考虑入射波浪场的作用,还应考虑临近大中尺度承台结构引起的波浪绕射及反射对小尺度杆件波浪载荷的影响.本文基于VOF法在Fluent中构建波浪对风电复合桩基础作用的三维波浪数值水槽,首先模拟规则波单独冲击下部桩柱的过程,验证模型计算小尺度杆件波浪载荷的有效性然后通过数值计算得到作用于复合桩基础上的入射波浪力、绕射波浪力以及总力.结果 显示,在一定的波浪条件下,绕射场作用在桩基础上的波浪力随着上部承台尺寸的增大而增大.本文还进一步研究了极端波浪对小尺度桩柱波浪载荷的影响,有关的研究结果可为具有复合结构形式的海洋工程基础中的小尺度杆件上极端波浪载荷的准确计算提供一定的参考.