浮动风力机的方向性聚焦波浪组响应：实验与 CFD 中的谐波分离
流体动力学
2024-12-24 v1
摘要
海上风力部门依赖浮动基础设施以实现更深的水域，但面临恶劣环境、非线性动力学以及由二阶水动力载荷引起的低频共振运动的挑战。我们采用实验和数值方法分析这些动力学，并提取极端波浪条件下的高次谐波运动。考虑两种聚焦波浪组，带有和不带有波浪展宽。实验数据通过比相位输入信号进行的比例物理模型测试获取，并用于波浪响应的谐波分解。数值上，我们采用一种新型的基于 CFD 的刚体求解器 FloatStepper 复现了这些响应，取得良好一致性。本研究量化了波浪严重程度、展宽和浪幅对浪 surge 和 pitch 响应以及锚链张力的奇次和偶次谐波的影响。更强的海况显著增加浪 surge 和 pitch 响应的奇次谐波。此外，较明显的 pitch 亚次谐波响应在较温和的状态下不明显，但在极端状态下变得显著。波浪展宽影响整体响应，尤其对奇次和偶次超次谐波响应有显著作用。结果揭示了锚链张力的前后不对称，后侧锚链受力更大。随着波浪群�幅的增加，亚次谐波和超次谐波响应发生偏移，从低频浪 surge 主导的行为转变为浪 surge 和 pitch 相互耦合的行为。通过 CFD 识别了这种 pitch 主导的原因并进行了讨论。
引用
@article{arxiv.2412.16718,
title = {Directional focused wave group response of a Floating Wind Turbine: Harmonic separation in experiment and CFD},
author = {Sithik Aliyar and Henrik Bredmose and Johan Roenby and Pietro Danilo Tomaselli and Hamid Sarlak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.16718},
year = {2024}
}