浅水浮式风机基础水动力特性及波浪荷载的CFD数值分析

采用计算流体动力学(CFD)方法对OC4-DeepCwind半潜式风机基础在30～100 m水深下的水动力特性和非线性波浪荷载进行了研究。基于验证的数值波浪水池，通过结构自由衰减运动及规则波下浮式基础的幅值响应算子(RAO)计算，分析了浮式风机基础的结构动力特性及水动力特性随水深的变化规律，研究了浅水条件下非线性波浪荷载特征。研究结果表明，随着水深的减小，风机基础结构垂荡固有周期略有增大，垂荡和纵摇的阻尼比均呈现逐渐增大的趋势；与黏性流理论计算结果相比，势流结果在浅水波浪工况下对垂荡和纵摇RAO存在显著低估；在浅水波浪作用下，风机基础所受波浪荷载的三倍波频成分占比可超过5%,体现了浅水条件下波浪与结构之间较强的非线性作用。