風機基礎TLP平臺在波浪中運動性能的CFD數值分析

作者：安筱婷,趙偉文,萬德成

摘要：隨著海上風能的開發向深水發展,支撐風機的載體平臺越來越受到關注。在經濟性與安全性、穩定性的多重要求下,張力腿平臺(TLP)在海洋風能資源的開發中體現出了重要地位。采用基于開源平臺OpenFOAM開發的計算流體動力學(CFD)水動力學求解器naoe-FOAM-SJTU對一座處于中等水深下的風機基礎水下TLP(STLP)的運動響應進行了數值模擬與研究。文中使用彈簧錨鏈模型模擬STLP的垂向系泊鎖鏈系統,模擬該平臺在不同波浪環境下的運動響應情況。首先將STLP單自由度自由衰減CFD模擬結果與已有全耦合時域分析結果進行對比,驗證了naoe-FOAM-SJTU求解器及使用彈簧模型模擬STLP系泊系統的準確性與可靠性。隨后在考慮非線性波浪載荷的情況下研究極端海況下與一般作業海況下STLP的運動響應情況,計算工況中的風機基礎所受彎矩及錨鏈受力情況,并詳細展示流場、速度場信息,分析高階波浪成分、不同海況等條件對于STLP運動性能的影響。研究結果表明,TLP在中等水深中具有良好的運動性能,naoe-FOAM-SJTU求解器可以有效模擬水中生產平臺在波浪環境下的水動力問題,并可以對整個流場進行可視化展示與分析。

發文機構：上海交通大學

關鍵詞：STLP錨鏈系統naoe-FOAM-SJTU求解器水動力STLPmooring systemnaoe-FOAM-SJTU solverhydrodynamics

分類號： P751[交通運輸工程—港口、海岸及近海工程]