成 果 简 介

应用场景

利用建筑结构已经模拟好的四类场地的风剖面模型，实现任意风剖面的海洋平台风荷载预报，主要应用于已具有模拟成熟的四类场地的风剖面模型的风洞实验室进行海洋平台结构风荷载实验预报。

主要解决的问题

利用风洞实验室已经模拟成熟的风剖面模型进行海洋平台结构风洞试验，在获得风荷载预报系数的基础考虑海洋平台结构风洞试验NPD（Norwegian Petroleum Directorate，NPD）风剖面对风荷载系数进行修正，获得海洋平台结构风洞试验目标风剖面对应条件下的风荷载系数，根据该系数结合设计目标风速预报海洋平台结构设计荷载，为海洋平台结构设计提供合理的风荷载。

技术要点

（1）指数风剖面的海洋平台风荷载预报

根据风荷载计算理论与方法确定指数风剖面条件下海洋平台风荷载的预报方法：也即是风荷载预报系数与风速之间的关系。风荷载预报系数根据指数风剖面条件下的海洋平台结构风洞实验确定。

（2）NPD风剖面的海洋平台风荷载预报

指数风剖面海洋平台风荷载预报的风荷载预报系数反应的是建筑结构指数律风剖面特性，而不是海洋平台结构NPD风剖面的特性，因此需要进行修正。将反应建筑结构指数律风剖面特性的荷载预报系数修正到反应NPD风剖面特性的荷载预报系数，应用修正的荷载预报系数的预报的风荷载才是反应NPD风剖面特性的海洋平台风荷载。

根据结构体型系数是结构本身特性不随风剖面模型变化的原则，可以把特定指数风剖面的海洋平台结构风荷载预报系数修正到NPD风剖面的结构风荷载预报系数，从而实现根据特定指数风剖面的海洋平台结构风荷载试验数据预报任意NPD风剖面的海洋平台结构风荷载。

应用成效

为了模拟实际工程中的梯度风，海洋工程领域常采用NPD风剖面，由于该风剖面与参考高度的基本风速有关，也即是参考高度处的基本风速不同，则其风剖面不同，也即是不同的海洋平台结构风洞试验需要的风剖面都不一样，这就给风洞试验带来了更多的工作量，不能利用建筑结构已经模拟好的四类场地的风剖面模型，而需要通过尖劈、粗糙元、格栅重新调试布置模拟风剖面，而这个工作量是无法估计的，特别是参考高度处的基本风速很大（极端风速）时，其模拟难度很大。基于试验特定风剖面修正到任意风剖面的海洋平台风荷载预报技术，利用风洞实验室已经模拟成熟的建筑结构风剖面模拟完成试验，通过修正的方法获得给定基本风速下风剖面模型的预报风荷载系数，从而预报平台结构在设计风速下的风荷载，这将大大减少风洞试验的工作量，提高工作效率。

适用范围

我国目前大力发展海上风电，需要进行大力的风洞模型实验为工程设计提供可靠的风荷载，已具有模拟成熟的四类场地的风剖面模型的风洞实验室都可进行海洋工程结构风荷载实验预报，工作效率高，而且精度高，对于建筑风洞实验模拟海洋工程结构风荷载具有重要意义。

联 系 人：孟庆焕

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