DeRisk 数据库：面向海上风力涡轮机的极端设计波

波浪极端载荷的估计是海上风力涡轮机设计的重要组成部分。标准设计规范建议要么使用基于规则波的简化方法，要么进行完全非线性计算。前者可能无法准确表征极端波，而后者对于设计迭代而言计算过于密集。我们通过使用完全非线性求解器 OceanWave3D 建立 DeRisk 数据库——一个二维域中极端波运动学的大型数据集——来解决这些局限。该数据库开放且免费可用，设计者可通过在数据库中确定合适的计算，并在需要时对运动学进行 Froude 缩放，从而提取感兴趣波况与水深下的完全非线性波运动学。该非线性求解器在两种不同水深 $33.0 [m]$ 和 $20.0 [m]$ 下针对 DeRisk 模型实验进行了验证，所分析案例均发现极好的一致性。实验用于校准 OceanWave3D 的数值破碎滤波常数，并在 $\beta=0.5$ 时得到最佳一致性。我们将实验静态力与 DeRisk 数据库及 Rainey 力模型的预测以及最先进的工业实践进行比较。对于较温和的风暴，我们发现本方法与标准方法在预测的极端力上一致性良好。在深水位置及更强风暴下，最大载荷由破碎波导致的砰击载荷给出。在此条件下，数据库方法不如嵌入式流函数方法准确，但优于 WiFi JIP 方法，总体上给出非保守估计。在较浅位置处的强风暴中，波浪破碎主导性较弱，数据库方法总体上最为准确。