海上风电桩基础冲刷数值模拟分析

近年来,海上风电产业在我国迅速发展,大直径单桩成为海上风力机的主要基础形式。海洋环境复杂多变,桩基础周围容易发生冲刷,严重影响风机的稳定性。建立了海流作用下单桩基础局部冲刷的三维数值模型,对桩周的流场形态、漩涡体系、局部冲刷特征进行了研究,并通过改变来流速度、泥沙粒径、桩基直径等3个方面的因素模拟其对桩基础局部冲刷的影响,分析了局部冲刷坑深度和水平范围随这三类因素改变的趋势,旨在为桩基础设计的优化提供参考。研究结果表明,数值模拟的流场形态与局部冲刷坑与实际基本吻合;在其他条件相同时,桩基础局部冲刷坑深度和水平范围随着来流速度的增加而增大,增加速率随着流速的增加而逐渐减缓;桩基础局部冲刷坑深度和水平范围泥沙粒径的增大而逐渐减小,且冲刷坑深度的减小速率逐渐减缓;桩基础局部冲刷坑深度和水平范围随着桩基直径的增加而逐渐增大,但增长幅度不大。