近海风电桩基局部冲刷的防护方法技术

本发明专利技术公开了一种近海风电桩基局部冲刷的防护方法，包括如下步骤：S1、确定直径比；S2、选取水轮机安装高度；S3、得到切变入流速度；S4、建立垂直轴潮流能水轮机尾流模型，根据尾流模型计算尾流速度分布情况；S5、根本尾流速度分布情况确定水轮机安装间距；S6、基于床面上方尾流速度分布。本发明专利技术将潮流能水轮机布置在风电桩基的迎流侧，水轮机尾流速度降低，减小了桩基础前方的水流速度，尾流产生小尺寸的涡结构，将破坏桩基绕流形成的大尺度涡结构，一方面可以利用水轮机捕获潮流能回收成本，另一方面可以降低水流对桩基础周围的局部冲刷，实现主动消能和主动防冲刷的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于潮流能和海上风力发电，更具体地说，涉及一种近海风电桩基局部冲刷的防护方法。

技术介绍

1、海上风能作为重要的绿色能源，近年来发展迅速。与河流条件相比，海上环境更加恶劣，海上风电场设计需要仔细考虑风荷载、波浪荷载、水流荷载等，以确保风机平稳、安全运行。在风电机组的不同基础结构中，单桩基础具有结构简单、占用空间经济、适用性广等特点，已应用于全球70％以上已安装的海上风电机组中。桩基使其周围的海水流动结构发生巨大变化，导致床面附近剪切力增加，形成局部冲刷坑，威胁机组安全。近海风电工程建设成本中，桩基成本占建设和维护成本的33％，单台风机因冲刷引起的停运及维护损失可达2300万元/年。

2、桩基周围的涡流是造成冲刷的直接原因。在边界层中，水流受到桩基阻碍作用导致流速降低，产生下游压力大，上游压力小的逆压梯度；当逆压梯度大到一定程度，流体原来的运动被迫停止，在逆压梯度的作用下向下游运动，从而在靠近桩基附近的地面角区形成马蹄涡，马蹄涡系是形成局部冲刷的主要原因。局部流场的三个主要组成部分：单桩前面的马蹄形涡流；单桩两侧流线收缩；单桩后部的涡旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种近海风电桩基局部冲刷的防护方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1具体步骤为：在风电桩基迎流侧安装垂直轴潮流能水轮机，确定直径比。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3具体步骤为：在选取的垂直轴水轮机轮毂高度处安装激光测量收集水流速度，得到切变入流速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，尾流流速用U(x,y,z)表示，x为来流方向，y表示垂直来流的水平方向，z表示垂直方向，切变入流流速U0(z)用指数率表示：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，垂直轴潮流能水...

【技术特征摘要】

1.一种近海风电桩基局部冲刷的防护方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1具体步骤为：在风电桩基迎流侧安装垂直轴潮流能水轮机，确定直径比。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s3具体步骤为：在选取的垂直轴水轮机轮毂高度处安装激光测量收集水流速度，得到切变入流速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，尾流流速用u(x,y,z)表示，x为来流方向，y表示垂直来流的水平方向，z表示垂直方向，切变入流流速u0(z)用指数率表示：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4中，垂直轴潮流能水轮机尾流模型采用多元高斯分布，在每个维度使用不同的高斯标准偏差，以精确反映横向和垂向的尾流边界变化差异；考虑了入流的切变效应，使得垂向尾流速度剖面...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振宙，苏纯浩，刘岩，刘惠文，刘一格，罗乔，马远卓，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：