风机基础TLP平台在波浪中运动性能的CFD数值分析

作者：安筱婷; 赵伟文; 万德成^*

来源：海洋工程, 2020, 38(05): 35-49.

DOI：10.16483/j.issn.1005-9865.2020.05.004

• STLP
• 锚链系统
• naoe-FOAM-SJTU求解器
• 水动力

随着海上风能的开发向深水发展,支撑风机的载体平台越来越受到关注。在经济性与安全性、稳定性的多重要求下,张力腿平台(TLP)在海洋风能资源的开发中体现出了重要地位。采用基于开源平台Open FOAM开发的计算流体动力学(CFD)水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU对一座处于中等水深下的风机基础水下TLP(STLP)的运动响应进行了数值模拟与研究。文中使用弹簧锚链模型模拟STLP的垂向系泊锁链系统,模拟该平台在不同波浪环境下的运动响应情况。首先将STLP单自由度自由衰减CFD模拟结果与已有全耦合时域分析结果进行对比,验证了naoe-FOAM-SJTU求解器及使用弹簧模型模拟STLP系泊系统的准确性与可靠性。随后在考虑非线性波浪载荷的情况下研究极端海况下与一般作业海况下STLP的运动响应情况,计算工况中的风机基础所受弯矩及锚链受力情况,并详细展示流场、速度场信息,分析高阶波浪成分、不同海况等条件对于STLP运动性能的影响。研究结果表明,TLP在中等水深中具有良好的运动性能,naoe-FOAM-SJTU求解器可以有效模拟水中生产平台在波浪环境下的水动力问题,并可以对整个流场进行可视化展示与分析。

• 单位
  建筑工程学院; 海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学