(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211215279.6 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 盛东如东海上风力发电有限责任公 司 地址 226407 江苏省南 通市如东县沿海经 济开发区黄海二路1号四海之家 A45幢 申请人 中国华能集团清洁能源技 术研究院 有限公司 　 华能国际电力江苏能源开发有限公 司　 华能国际电力江苏能源开发有限公 司清洁能源分公司 (72)发明人 胡合文　刘鑫　郭小江　闫姝　 周昳鸣　郭晓辉　唐巍　齐革军　 杨立华　章恂　陈正华　韩斯琪　 李冬　张颖　何才炯　施俊佼　(74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 丁曼曼 (51)Int.Cl. G06F 17/11(2006.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种水动力参数校准方法、 水动力载荷计算 方法和系统 (57)摘要 本申请公开了一种水动力参数校准方法、 水 动力载荷计算方法和系统， 提高了水动力载荷的 计算准确性。 该水动力参数校准方法包括： 获取 基础数据， 包括带抗冰锥基础的结构尺寸及其所 在的海况条件； 基于 该基础数据， 使用Mori son方 程结合Maccamy ‑Fuchs绕射理论， 计算出带抗冰 锥基础的波浪激励力曲线； 基于该基础数据， 使 用势流理论求解器， 计算出带抗冰锥基础的波浪 激励力曲线； 根据两波浪激励力曲线之间的吻合 度， 去调整Mori son方程结合Maccamy ‑Fuchs绕射 理论这一计算方法下标定的参考直径R0和各个 初始质量系 数CM0， 直至该吻合度超于预设值， 从 而得到标定准确的参考直径R0和各个初始质量 系数CM0。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115510376 A 2022.12.23 CN 115510376 A 1.一种水动力参数 校准方法， 其特 征在于， 包括： 获取基础数据， 包括带抗冰锥基础的结构尺寸及其所在的海况 条件； 基于所述基础数据， 使用Morison方程结合Maccamy ‑Fuchs绕射理论， 计算出带抗冰锥 基础的波浪激励力曲线； 基于所述基础数据， 使用势流理论 求解器， 计算出 带抗冰锥基础的波浪激励力曲线； 根据两波浪激励力曲线之间的吻合度， 去调整Morison方程结合Maccamy ‑Fuchs绕射理 论这一计算方法下标定的参考直径R0和各个初始质量系数CM0， 直至该吻合度超于预设值， 从而得到标定准确的参 考直径R0和各个初始质量系数CM0。 2.根据权利要求1所述的水动力参数校准方法， 其特征在于， 所述势流理论求解器采用 势流理论中的边界元 方法进行求 解。 3.根据权利要求1所述的水动力参数校准方法， 其特征在于， 所述基础数据包括： 带抗 冰锥基础各 水深节点处的截面 直径。 4.根据权利要求1～3中任一项所述的水动力参数校准方法， 其特征在于， 所述获取基 础数据， 具体为： 获取 带抗冰锥基础从海平面到泥面之间的基础数据。 5.一种水动力载荷计算方法， 其特 征在于， 包括： 执行如权利要求1～4中任一项所述的水动力参数 校准方法； 基于校准后的数据， 使用Morison方程结合Maccamy ‑Fuchs绕射理论， 计算出带抗冰锥 基础的水动力载荷。 6.一种水动力参数 校准系统， 其特 征在于， 包括： 数据获取单元， 用于获取基础数据， 包括带抗冰锥基础的结构尺寸及其所在的海况条 件； 待校准曲线计算单元， 用于基于所述基础数据， 使用Morison方程结合Maccamy ‑Fuchs 绕射理论， 计算出 带抗冰锥基础的波浪激励力曲线； 基准曲线计算单元， 用于基于所述基础数据， 使用势流理论求解器， 计算出带抗冰锥基 础的波浪激励力曲线； 校准单元， 用于根据两波浪激励力曲线之间的吻合度， 去调整Morison方程结合 Maccamy‑Fuchs绕射理论这一计算方法下标定的参考直径R0和各个初始质量系数CM0， 直至 该吻合度超于预设值， 从而得到标定准确的参 考直径R0和各个初始质量系数CM0。 7.根据权利要求6所述的水动力参数校准系统， 其特征在于， 所述势流理论求解器采用 势流理论中的边界元 方法进行求 解。 8.根据权利要求6所述的水动力参数校准系统， 其特征在于， 所述基础数据包括： 带抗 冰锥基础各 水深节点处的截面 直径。 9.根据权利要求6～8中任一项所述的水动力参数校准系统， 其特征在于， 所述数据获 取单元具体用于获取 带抗冰锥基础从海平面到泥面之间的基础数据。 10.一种水动力载荷计算系统， 其特 征在于， 包括： 如权利要求6～ 9中任一项所述的水动力参数 校准系统； 以及计算单元； 所述计算单元用于基于校准后的数据， 使用Morison方程结合Maccamy ‑ Fuchs绕射理论， 计算出 带抗冰锥基础的水动力载荷。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115510376 A 2一种水动力参数校准方 法、 水动力载荷计算方 法和系统 技术领域 [0001]本发明涉及海洋工程技术领域， 更具体地说， 涉及一种水动力参数校准方法、 水动 力载荷计算方法和系统。 背景技术 [0002]海上设施(例如海上风力发电机)的支撑结构包括塔架、 基础以及两者之间的连接 件。 其中， 基础在冬天容易受到浮冰的影响， 为了避免浮冰对基础的结构造成破坏， 通常会 在基础的海平面位置安装抗冰锥， 例如图1所示(图1中的附图标记1、 2、 3分别指代基础、 抗 冰锥和海平面)。 [0003]水动力载荷在结构设计中起到了决定性作用。 水动力载荷是指结构受到来自波 浪、 海流的外力。 目前通常使用Morison方程(即莫里森方程)结合Maccamy ‑Fuchs绕射理论 (即由MacCamy和Fuchs等在1954年提出的绕射理论)来计算直径变化不大的大直径柱式结 构的水动力载荷， 具体为： [0004]使用Morison方程分别计算出结构各水深节点处的水平波浪力， 然后沿着结构的 高度方向进行积分得到整个结构的水动力载荷。 Morison方程中有一项与水深节点一一对 应的质量系数CM， 在使用Maccamy ‑Fuchs绕射理论修正波浪谱后， 质量系数CM的值被修正为 初始质量系数CM0与修正因子fm的乘积； 其中CM0是人为凭经验给定， 一般为2； 修正因子fm通 过Maccamy ‑Fuchs绕射理论计算得到。 Maccamy ‑Fuchs绕射理论计算出的fm值是基于等直径 圆柱结构的， fm值和圆柱的直径R0之间的关系大体上符合 fm值随着直径R0的变大而减小的 规律； 对于非等直径圆柱结构， 使用Maccamy ‑Fuchs绕射理论时会存在一定误差， 保守起见， 通常选择海平面 位置上下一定范围内结构的最小直径作为标定的直径R0去计算fm值。 [0005]仍参见图1， 未安装抗冰锥的基础直径变化不大， 所以采用上述Morison方程结合 Maccamy‑Fuchs绕射理论的方法计算质量系 数CM进而计算水动力载荷时， 计算结果偏差不 大； 但带抗冰锥基础直径变化巨大， 仍采用上述方法计算质量系数CM进而计算水动力载荷 的话， 则计算结果偏差太大， 此时带抗冰锥基础的水动力载荷被高估， 导致海上设施的支撑 结构的设计载荷和结构设计过于保守， 增 加了支撑结构成本 。 发明内容 [0006]有鉴于此， 本 发明提供一种水动力参数校准方法、 水动力载荷计算方法和系统， 以 提高水动力载荷的计算 准确性。 [0007]一种水动力参数 校准方法， 包括： [0008]获取基础数据， 包括带抗冰锥基础的结构尺寸及其所在的海况 条件； [0009]基于所述基础数据， 使用Morison方程结合Maccamy ‑Fuchs绕射理论， 计算出带抗 冰锥基础的波浪激励力曲线； [0010]基于所述基础数据， 使用势流理论求解器， 计算出带抗冰锥基础的波浪激励力曲 线；说　明　书 1/6 页 3 CN 115510376 A 3