CN116384262A - 一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计算机仿真模拟技术领域，公开了一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法及系统，计算波浪的数据参数和流场速度势，获取海上风电平台的运行数据，运行数据为三维水动力系数、波浪绕射力、F‑K力，根据波浪的数据参数、流场速度势和海上风电平台的运行数据确定海上风电平台的应力响应和运动响应，根据波浪载荷计算软件模拟海上风电平台在预设条件下的砰击载荷，根据CFD仿真软件对海上风电平台进行评估。本发明可以精准地模拟波浪对海上风电平台所产生的应力响应和运动响应，保证海上风电平台的安全运行，保证工作人员的生命安全，为海上风电平台安全风险防控、规划前期、建设施工、生产运维、经营管理等全生命周期管理提供可靠的技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及计算机仿真模拟技术领域，特别是涉及一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法及系统。
背景技术
随着海洋经济的发展，海上风电开启了巨大发展空间，世界各国纷纷将开发海洋、发展海洋经济作为国家发展重要战略。地震、波浪、潮汐、风暴等自然灾害严重威胁着海洋工程安全。在水利、港口、海岸和近海工程中，海上风电平台遭受暴风、波浪、水流等极端条件引起的水平荷载以及力矩的共同作用，极易产生倾斜甚至倾覆，特别地，极端海况会破坏海上风电平台的结构，威胁作业人员的生命安全，所以评估波浪对风电平台影响是海上风电平台建设、运维规划和安全管理的先行条件，评估波浪对风电平台影响是预警系统建立的重要参考和根本保障，因此，必须要有可靠的方法模拟和评估波浪对海上风电平台的作用和影响。
目前，传统的波浪对海上风电平台影响的模拟方法主要采用计算流体动力学方法，也就是海上风电平台在波浪中运动与波浪载荷的数值模拟，但是这种传统的模拟方法未能合理考虑实际的波浪参数、流场速度势等数据对海上风电平台的影响，传统的模拟方法主要局限于静态或准静态加载，传统的模拟方法一般难以模拟海上风电平台的应力响应和运动响应，同时传统的模拟方法模拟条件较为单一，没有考虑到极端海况对海上风电平台造成的影响。
因此，如何提供一种可以模拟波浪对海上风电平台影响的方法及系统，是目前有待解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法及系统，本发明通过对波浪和海上风电平台的综合分析，克服传统的模拟方法模拟条件较为单一的技术问题，本发明可以更精确地模拟波浪对海上风电平台的影响。
为了实现上述目的，本发明提供了一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法，所述方法包括：
计算波浪的数据参数和流场速度势；
获取海上风电平台的运行数据，所述运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力；
根据所述波浪的数据参数、所述流场速度势和所述海上风电平台的运行数据确定所述海上风电平台的应力响应和运动响应；
根据波浪载荷计算软件模拟所述海上风电平台在预设条件下的砰击载荷；
根据CFD仿真软件对所述海上风电平台进行评估。
在其中一个实施例中，在计算波浪的数据参数时，包括：
获取所述海上风电平台的环境参数；
将所述海上风电平台的环境参数进行耦合，并通过耦合模式计算所述波浪的数据参数。
在其中一个实施例中，在计算流场速度势时，包括：
获取浮体运动产生的辐射势、波浪在无浮体扰动下的入射势和波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势；
根据所述浮体运动产生的辐射势、所述波浪在无浮体扰动下的入射势和所述波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势确定所述流场速度势。
在其中一个实施例中，根据下式计算所述流场速度势：
其中，
为流场速度势，
为浮体运动产生的辐射势，
为波浪在无浮
体扰动下的入射势，
为波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势。
在其中一个实施例中，所述应力响应包括所述海上风电平台的湿表面压力和所述海上风电平台的剖面载荷；
所述运动响应包括所述海上风电平台的运动信息。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种波浪对海上风电平台影响的模拟系统，所述系统包括：
计算模块，用于计算波浪的数据参数和流场速度势；
获取模块，用于获取海上风电平台的运行数据，所述运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力；
确定模块，用于根据所述波浪的数据参数、所述流场速度势和所述海上风电平台的运行数据确定所述海上风电平台的应力响应和运动响应；
评估模块，用于根据CFD仿真软件对所述海上风电平台进行评估。
在其中一个实施例中，在所述计算模块中，所述计算模块在计算波浪的数据参数时，包括：
所述计算模块用于获取所述海上风电平台的环境参数；
所述计算模块用于将所述海上风电平台的环境参数进行耦合，并通过耦合模式计算所述波浪的数据参数。
在其中一个实施例中，在所述计算模块中，所述计算模块在计算流场速度势时，包括：
所述计算模块用于获取浮体运动产生的辐射势、波浪在无浮体扰动下的入射势和波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势；
所述计算模块用于根据所述浮体运动产生的辐射势、所述波浪在无浮体扰动下的入射势和所述波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势确定所述流场速度势。
在其中一个实施例中，在所述计算模块中，所述计算模块用于根据下式计算所述流场速度势：
其中，
为流场速度势，
为浮体运动产生的辐射势，
为波浪在无浮
体扰动下的入射势，
为波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势。
在其中一个实施例中，在所述确定模块中，
所述应力响应包括所述海上风电平台的湿表面压力和所述海上风电平台的剖面载荷；
所述运动响应包括所述海上风电平台的运动信息。
本发明提供了一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法及系统，相较现有技术，具有以下有益效果：
本发明公开了一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法及系统，计算波浪的数据参数和流场速度势，获取海上风电平台的运行数据，运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力，根据波浪的数据参数、流场速度势和海上风电平台的运行数据确定海上风电平台的应力响应和运动响应，根据波浪载荷计算软件模拟海上风电平台在预设条件下的砰击载荷，根据CFD仿真软件对海上风电平台进行评估。本发明可以精准地模拟波浪对海上风电平台所产生的应力响应和运动响应，保证海上风电平台的安全运行，保证工作人员的生命安全，本发明为海上风电平台建设、运维规划和安全管理提供了可靠的数据支撑，对海上风电平台预警系统的建立提供了重要参考和根本保障。
附图说明
图1示出了本发明实施例中一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例中计算波浪的数据参数的流程示意图；
图3示出了本发明实施例中计算流场速度势的流程示意图；
图4示出了本发明实施例中一种波浪对海上风电平台影响的模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。
如图1所示，本发明的实施例公开了一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法，所述方法包括：
S110：计算波浪的数据参数和流场速度势；
S120：获取海上风电平台的运行数据，所述运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力；
S130：根据所述波浪的数据参数、所述流场速度势和所述海上风电平台的运行数据确定所述海上风电平台的应力响应和运动响应；
S140：根据波浪载荷计算软件模拟所述海上风电平台在预设条件下的砰击载荷；
S150：根据CFD仿真软件对所述海上风电平台进行评估。
本实施例中，计算波浪的数据参数和流场速度势，获取海上风电平台的运行数据，运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力，根据波浪的数据参数、流场速度势和海上风电平台的运行数据确定海上风电平台的应力响应和运动响应，根据波浪载荷计算软件模拟海上风电平台在预设条件下的砰击载荷，根据CFD仿真软件对海上风电平台进行评估。本发明可以精准地模拟波浪对海上风电平台所产生的应力响应和运动响应，保证海上风电平台的安全运行，保证工作人员的生命安全，本发明为海上风电平台建设、运维规划和安全管理提供了可靠的数据支撑，对海上风电平台预警系统的建立提供了重要参考和根本保障。
需要说明的是，F-K力，即Froude–Krylov force（Froude–Krylov forceFroude–Krylov力，简称Froude–Kriloff力，以William Froude 和 Alexei Krylov 命名的水动力名词），F-K力仅是入射波力，它跟波浪绕射力是两个概念，两者相加得到波浪激励力。波浪绕射力是指波浪在传播过程中与海上风电平台相遇后绕过海上风电平台向被掩护的水域传播、扩散所产生的力。三维水动力系数是海上风电平台的固定数值，可由海上风电平台的主尺度，即长宽高、排水量、吃水深度、结构强度等来计算，包括浮体固有频域特性如：附加质量、辐射阻尼、波浪激励力等。计算三维水动力系数可以基于势流理论的频域分析软件，如WALCS软件，sesam软件，aqwa软件等，或采用CFD方法来进行计算，在此不作具体限定。
如图2所示，在本申请的一些实施例中，在计算波浪的数据参数时，包括：
S111：获取所述海上风电平台的环境参数；
S112：将所述海上风电平台的环境参数进行耦合，并通过耦合模式计算所述波浪的数据参数。
本实施例中，海上风电平台的环境参数包括海上风电平台附近海域的流速、波浪的高度变化、海水的温度盐度、海上风电平台附近大气的温度、气压、风速等等，具体的环境参数可以根据实际情况进行选取，在此不作具体限定，波浪参数包括波浪的波高、波浪的波长、波浪的周期（频率）、波浪的浪向角等等，波浪参数可以根据海上风电平台的环境参数来进行计算。本发明通过计算波浪的数据参数，可以为海上风电平台的模拟提供可靠的数据支撑。
如图3所示，在本申请的一些实施例中，在计算流场速度势时，包括：
S113：获取浮体运动产生的辐射势、波浪在无浮体扰动下的入射势和波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势；
S114：根据所述浮体运动产生的辐射势、所述波浪在无浮体扰动下的入射势和所述波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势确定所述流场速度势。
在本申请的一些实施例中，根据下式计算所述流场速度势：
其中，
为流场速度势，
为浮体运动产生的辐射势，
为波浪在无浮
体扰动下的入射势，
为波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势。
本实施例中，流场速度势是指在理想的海况下（一般不考虑海水粘性）海水在三个方向（两个水平方向一个竖直方向）的速度可以看成某个数量函数在这三个方向上的梯度分量，这个数量函数叫流场速度势。流场速度势可由海水流速积分计算得到。此外，在波浪与海上风电平台相互作用时，流体介质在绝大部分情况下可认为是均匀、不可压缩和无粘性的理想流体，本发明通过计算流场速度势可以进一步为海上风电平台的模拟提供可靠的数据支撑。
需要说明的是，计算流场速度势需要满足的边界条件有：
（1）普拉斯方程：
（2）底边界条件：
（3）曲表面条件：
（4）没物体表面条件：
（5）辐射条件，辐射波无穷远处速度势趋近于0：
在本申请的一些实施例中，所述应力响应包括所述海上风电平台的湿表面压力和所述海上风电平台的剖面载荷；
所述运动响应包括所述海上风运动信息。
本实施例中，海上风电平台的运动信息是指海上风电平台对波浪的数据参数、流场速度势的运动响应，具体来说是指在波浪和海流的作用下平台发生了运动。剖面载荷即对海上风电平台的关键剖面部位（如中轴剖面、轴心等）进行受力分析等。具体的受力分析步骤可以是基于线性波浪理论和势流理论，根据关键部位的结构特点创建受力剖面，生成截面力，在设计波条件下，波浪荷载被加载在 0°- 90°相位，最后对结构模型施加荷载运算出剖面载荷。本发明通过基于海上风电平台的运行数据，并根据波浪的数据参数和流场速度势来对海上风电平台的应力响应和运动响应做出统计分析，可以精准地模拟波浪对海上风电平台的作用和影响，降低出错率，提高模拟效率。
为了避免极端海况破坏海上风电平台的结构，避免极端海况威胁工作人员的生命安全，在本申请的一些实施例中，根据波浪载荷计算软件模拟所述海上风电平台在预设条件下的砰击载荷，砰击载荷更多关注的是，在较为剧烈的海况下，波浪对海上风电平台的短时间（瞬时）的强烈的作用，主要考察在海上风电平台一些关键结构连接点（处如立柱与横撑的交界）的受力情况。通常会利用WALCS软件设计敏感性实验，通过控制变量法（波浪的频率、波高等要素）设计不同的子工况，来测试这些关键节点的载荷情况，进而分析其结构强度。砰击时间历程法是砰击载荷的一种常用方法，其以气隙分析结论为依据，通过经验公式，依据局部受砰击结构的垂向相对位置，确定砰击载荷的时间历程，再通过瞬态动力分析或等效静力分析，校验结构局部强度是否满足规范要求。波浪砰击会造成很强的局部砰击压强，可能导致海上风电平台局部强度丧失，故平台设计需准确地确定波浪砰击载荷，砰击载荷是检测海上平台的结构强度的重要手段。
在本申请的一些实施例中，对于极端海况情形下,需采用CFD仿真软件评估波浪对海上风电平台的作用和影响。具体为：使用CFD仿真软件STAR-CCM+WindFloat和新型一体式平台进行数值模拟分析。对于对称型平台，可采用半流域进行计算以降低计算成本。可采用重叠网格方法，将计算域分为背景域和重叠网格区域两部分，两者之间设置重叠网格交界面以进行数值传递。采用流体域体积方法（VOF）捕捉自由液面，选择欧拉多相流创建水和空气两相流体。采用隐式不定常求解器和动态、流体、固体相互作用模型DFBI求解平台的六自由度运动响应。本发明根据评估结果为海上风电平台预警系统的建立提供重要参考和根本保障，实现对海上风电平台的智能化、精细化管理。
如图4所示，本发明的实施例公开了一种波浪对海上风电平台影响的模拟系统，所述系统包括：
计算模块，用于计算波浪的数据参数和流场速度势；
获取模块，用于获取海上风电平台的运行数据，所述运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力；
确定模块，用于根据所述波浪的数据参数、所述流场速度势和所述海上风电平台的运行数据确定所述海上风电平台的应力响应和运动响应；
评估模块，用于根据CFD仿真软件对所述海上风电平台进行评估。
本实施例中，计算模块用于计算波浪的数据参数和流场速度势，获取模块用于获取海上风电平台的运行数据，运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力，确定模块用于根据波浪的数据参数、流场速度势和海上风电平台的运行数据确定海上风电平台的应力响应和运动响应，根据波浪载荷计算软件模拟海上风电平台在预设条件下的砰击载荷，评估模块用于根据CFD仿真软件对海上风电平台进行评估。本发明可以精准地模拟波浪对海上风电平台所产生的应力响应和运动响应，保证海上风电平台的安全运行，保证工作人员的生命安全，本发明为海上风电平台建设、运维规划和安全管理提供了可靠的数据支撑，对海上风电平台预警系统的建立提供了重要参考和根本保障。
需要说明的是，F-K力，即Froude–Krylov force（Froude–Krylov forceFroude–Krylov力，简称Froude–Kriloff力，以William Froude 和 Alexei Krylov 命名的水动力名词），F-K力仅是入射波力，它跟波浪绕射力是两个概念，两者相加得到波浪激励力。波浪绕射力是指波浪在传播过程中与海上风电平台相遇后绕过海上风电平台向被掩护的水域传播、扩散所产生的力。三维水动力系数是海上风电平台的固定数值，可由海上风电平台的主尺度，即长宽高、排水量、吃水深度、结构强度等来计算，包括浮体固有频域特性如：附加质量、辐射阻尼、波浪激励力等。计算三维水动力系数可以基于势流理论的频域分析软件，如WALCS软件，sesam软件，aqwa软件等，或采用CFD方法来进行计算，在此不作具体限定。
在本申请的一些实施例中，在所述计算模块中，所述计算模块在计算波浪的数据参数时，包括：
所述计算模块用于获取所述海上风电平台的环境参数；
所述计算模块用于将所述海上风电平台的环境参数进行耦合，并通过耦合模式计算所述波浪的数据参数。
本实施例中，海上风电平台的环境参数包括海上风电平台附近海域的流速、波浪的高度变化、海水的温度盐度、海上风电平台附近大气的温度、气压、风速等等，具体的环境参数可以根据实际情况进行选取，在此不作具体限定，波浪参数包括波浪的波高、波浪的波长、波浪的周期（频率）、波浪的浪向角等等，波浪参数可以根据海上风电平台的环境参数来进行计算。本发明通过计算波浪的数据参数，可以为海上风电平台的模拟提供可靠的数据支撑。
在本申请的一些实施例中，在所述计算模块中，所述计算模块在计算流场速度势时，包括：
所述计算模块用于获取所述海上风电平台的环境参数；
所述计算模块用于将所述海上风电平台的环境参数进行耦合，并通过耦合模式计算所述波浪的数据参数。
在本申请的一些实施例中，根据下式计算所述流场速度势：
其中，
为流场速度势，
为浮体运动产生的辐射势，
为波浪在无浮
体扰动下的入射势，
为波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势。
本实施例中，流场速度势是指在理想的海况下（一般不考虑海水粘性）海水在三个方向（两个水平方向一个竖直方向）的速度可以看成某个数量函数在这三个方向上的梯度分量，这个数量函数叫流场速度势。流场速度势可由海水流速积分计算得到。此外，在波浪与海上风电平台相互作用时，流体介质在绝大部分情况下可认为是均匀、不可压缩和无粘性的理想流体，本发明通过计算流场速度势可以进一步为海上风电平台的模拟提供可靠的数据支撑。
需要说明的是，计算流场速度势需要满足的边界条件有：
（1）普拉斯方程：
（2）底边界条件：
（3）曲表面条件：
（4）没物体表面条件：
（5）辐射条件，辐射波无穷远处速度势趋近于0：
在本申请的一些实施例中，在所述确定模块中，
所述应力响应包括所述海上风电平台的湿表面压力和所述海上风电平台的剖面载荷；
所述运动响应包括所述海上风运动信息。
本实施例中，海上风电平台的运动信息是指海上风电平台对波浪的数据参数、流场速度势的运动响应，具体来说是指在波浪和海流的作用下平台发生了运动。剖面载荷即对海上风电平台的关键剖面部位（如中轴剖面、轴心等）进行受力分析等。具体的受力分析步骤可以是基于线性波浪理论和势流理论，根据关键部位的结构特点创建受力剖面，生成截面力，在设计波条件下，波浪荷载被加载在 0°- 90°相位，最后对结构模型施加荷载运算出剖面载荷。本发明通过基于海上风电平台的运行数据，并根据波浪的数据参数和流场速度势来对海上风电平台的应力响应和运动响应做出统计分析，可以精准地模拟波浪对海上风电平台的作用和影响，降低出错率，提高模拟效率。
为了避免极端海况破坏海上风电平台的结构，避免极端海况威胁工作人员的生命安全，在本申请的一些实施例中，计算模块根据波浪载荷计算软件模拟所述海上风电平台在预设条件下的砰击载荷，砰击载荷更多关注的是，在较为剧烈的海况下，波浪对海上风电平台的短时间（瞬时）的强烈的作用，主要考察在海上风电平台一些关键结构连接点（处如立柱与横撑的交界）的受力情况。通常会利用WALCS软件设计敏感性实验，通过控制变量法（波浪的频率、波高等要素）设计不同的子工况，来测试这些关键节点的载荷情况，进而分析其结构强度。砰击时间历程法是砰击载荷的一种常用方法，其以气隙分析结论为依据，通过经验公式，依据局部受砰击结构的垂向相对位置，确定砰击载荷的时间历程，再通过瞬态动力分析或等效静力分析，校验结构局部强度是否满足规范要求。波浪砰击会造成很强的局部砰击压强，可能导致海上风电平台局部强度丧失，故平台设计需准确地确定波浪砰击载荷，砰击载荷是检测海上平台的结构强度的重要手段。
在本申请的一些实施例中，对于极端海况情形下,需采用CFD仿真软件评估波浪对海上风电平台的作用和影响。具体为：使用CFD仿真软件STAR-CCM+WindFloat和新型一体式平台进行数值模拟分析。对于对称型平台，可采用半流域进行计算以降低计算成本。可采用重叠网格方法，将计算域分为背景域和重叠网格区域两部分，两者之间设置重叠网格交界面以进行数值传递。采用流体域体积方法（VOF）捕捉自由液面，选择欧拉多相流创建水和空气两相流体。采用隐式不定常求解器和动态、流体、固体相互作用模型DFBI求解平台的六自由度运动响应。本发明根据评估结果为海上风电平台预警系统的建立提供重要参考和根本保障，实现对海上风电平台的智能化、精细化管理。
综上，本发明实施例通过计算波浪的数据参数和流场速度势，获取海上风电平台的运行数据，运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力，根据波浪的数据参数、流场速度势和海上风电平台的运行数据确定海上风电平台的应力响应和运动响应，根据波浪载荷计算软件模拟海上风电平台在预设条件下的砰击载荷，根据CFD仿真软件对海上风电平台进行评估。本发明可以精准地模拟波浪对海上风电平台所产生的应力响应和运动响应，保证海上风电平台的安全运行，保证工作人员的生命安全，本发明可以精准地模拟波浪对海上风电平台所产生的应力响应和运动响应，保证海上风电平台的安全运行，保证工作人员的生命安全，为海上风电平台安全风险防控、规划前期、建设施工、生产运维、经营管理等全生命周期管理提供可靠的技术支撑。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行全部的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
本领域普通技术人员可以理解：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
计算波浪的数据参数和流场速度势；
获取海上风电平台的运行数据，所述运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力；
根据所述波浪的数据参数、所述流场速度势和所述海上风电平台的运行数据确定所述海上风电平台的应力响应和运动响应；
根据波浪载荷计算软件模拟所述海上风电平台在预设条件下的砰击载荷；
根据CFD仿真软件对所述海上风电平台进行评估。
2.根据权利要求1所述的波浪对海上风电平台影响的模拟方法，其特征在于，在计算波浪的数据参数时，包括：
获取所述海上风电平台的环境参数；
将所述海上风电平台的环境参数进行耦合，并通过耦合模式计算所述波浪的数据参数。
3.根据权利要求1所述的波浪对海上风电平台影响的模拟方法，其特征在于，在计算流场速度势时，包括：
获取浮体运动产生的辐射势、波浪在无浮体扰动下的入射势和波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势；
根据所述浮体运动产生的辐射势、所述波浪在无浮体扰动下的入射势和所述波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势确定所述流场速度势。
4.根据权利要求3所述的波浪对海上风电平台影响的模拟方法，其特征在于，
根据下式计算所述流场速度势：
其中，
为流场速度势，
为浮体运动产生的辐射势，
为波浪在无浮体扰
动下的入射势，
为波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势。
5.根据权利要求1所述的波浪对海上风电平台影响的模拟方法，其特征在于，
所述应力响应包括所述海上风电平台的湿表面压力和所述海上风电平台的剖面载荷；
所述运动响应包括所述海上风电平台的运动信息。
6.一种波浪对海上风电平台影响的模拟系统，其特征在于，所述系统包括：
计算模块，用于计算波浪的数据参数和流场速度势；
获取模块，用于获取海上风电平台的运行数据，所述运行数据包括三维水动力系数、波浪绕射力、F-K力；
确定模块，用于根据所述波浪的数据参数、所述流场速度势和所述海上风电平台的运行数据确定所述海上风电平台的应力响应和运动响应；
评估模块，用于根据CFD仿真软件对所述海上风电平台进行评估。
7.根据权利要求6所述的波浪对海上风电平台影响的模拟系统，其特征在于，在所述计算模块中，所述计算模块在计算波浪的数据参数时，包括：
所述计算模块用于获取所述海上风电平台的环境参数；
所述计算模块用于将所述海上风电平台的环境参数进行耦合，并通过耦合模式计算所述波浪的数据参数。
8.根据权利要求6所述的波浪对海上风电平台影响的模拟系统，其特征在于，在所述计算模块中，所述计算模块在计算流场速度势时，包括：
所述计算模块用于获取浮体运动产生的辐射势、波浪在无浮体扰动下的入射势和波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势；
所述计算模块用于根据所述浮体运动产生的辐射势、所述波浪在无浮体扰动下的入射势和所述波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势确定所述流场速度势。
9.根据权利要求8所述的波浪对海上风电平台影响的模拟系统，其特征在于，
所述计算模块用于根据下式计算所述流场速度势：
其中，
为流场速度势，
为浮体运动产生的辐射势，
为波浪在无浮体扰
动下的入射势，
为波浪在穿过浮体后产生的波浪绕射势。
10.根据权利要求6所述的波浪对海上风电平台影响的模拟系统，其特征在于，在所述确定模块中，
所述应力响应包括所述海上风电平台的湿表面压力和所述海上风电平台的剖面载荷；
所述运动响应包括所述海上风电平台的运动信息。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310001408.XA CN116384262A (zh) | 2023-01-03 | 2023-01-03 | 一种波浪对海上风电平台影响的模拟方法及系统 |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116911135A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-20 | 武汉理工大学 | 计及波浪下砰击载荷的非线性水弹性时域计算评估方法 |
| CN117436317A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 浙江远算科技有限公司 | 基于海上风电桩基的波流载荷仿真计算方法、系统和设备 |
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2023
- 2023-01-03 CN CN202310001408.XA patent/CN116384262A/zh active Pending
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| CN116911135B (zh) * | 2023-07-24 | 2024-02-13 | 武汉理工大学 | 计及波浪下砰击载荷的非线性水弹性时域计算评估方法 |
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| CN117436317B (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-29 | 浙江远算科技有限公司 | 基于海上风电桩基的波流载荷仿真计算方法、系统和设备 |
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