横纵振荡对风电桩基局部冲刷的影响机理

海上风电桩基的振荡对其局部冲刷的影响不容忽视。该文采用VOF(volume of fluid)两相流模型,对横纵振荡的风电桩基进行数值模拟。分析不同频率、振幅下的桩前和桩侧对称面在周期内流场分布、马蹄涡系变化和床面剪切应力,探究振荡桩基对局部冲刷的影响机理。研究结果表明:在振荡周期内,纵向振荡桩基桩前对称面内产生回流,在T/2时刻马蹄涡达到最大且床面剪切应力最大,不改变桩侧对称面内水流流动;横向振荡桩基会延展桩侧马蹄涡系,在T/2时刻马蹄涡最大但床面剪切应力最小,T时刻最大,不改变桩前对称面内水流流动。横向、纵向振荡会增大桩前和桩侧的床面剪切应力,加剧局部冲刷,当A=5 mm、f=2 Hz时,纵向振荡桩前对称面剪切应力较静止约增大0.75%,桩侧对称面约增大7%;横向振荡桩前对称面约增大2.5%;桩侧对称面约增大10%。