一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法及系统与流程

本发明涉及风电场影响评估，特别涉及一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法及系统。

背景技术：

1、随着海上风电的大规模开发，准确评估风电场对海洋水动力环境的影响已成为工程设计与环境评价的关键。海上风电场通过两种方式影响海洋：一是通过基础结构或风电场桩基，二是通过降低风电场区域以及尾流区域的近地层风速。其中很少有研究通过阻力耗散效应调查风电场结构（桩柱）对波浪的影响，比如，在波浪模型中将每个单桩地基表示为一个干网格点（陆地），也有在波浪模型中应用了传输系数的。总的来说，此前的研究将模型中的风机模拟为干网格点，存在两个局限性：1）模型分辨率过高，无法用于大规模海上风电场场景；2）只能表示衍射效应，而波浪力包括阻力和惯性力，其带来的效应没有被准确表征出来。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法及系统，能够更高效且准确地评估海上风电场对海洋波浪的影响。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，包括：

4、基于物理原理推导惯性力导致的第一波浪能量耗散项；

5、将所述第一波浪能量耗散项加入波浪模型中，得到改进后的波浪模型；

6、获取海上风电场的风机桩柱的参数；

7、将所述参数输入所述改进后的波浪模型中，对包含所述海上风电场的海域进行波浪场模拟，输出第一波浪场模拟结果；

8、基于所述第一波浪场模拟结果评估所述海上风电场对所述海域的海洋波浪的影响，得到评估结果。

9、为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

10、一种海上风电场对海洋波浪影响的评估系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法中的各个步骤。

11、本发明的有益效果在于：基于物理原理推导惯性力导致的第一波浪能量耗散项，将第一波浪能量耗散项加入波浪模型中，得到改进后的波浪模型，获取海上风电场的风机桩柱的参数，将其输入改进后的波浪模型中，对包含海上风电场的海域进行波浪场模拟，输出第一波浪场模拟结果，基于第一波浪场模拟结果评估海上风电场对海域的海洋波浪的影响，得到评估结果，克服了传统“干网格点”法或仅考虑衍射效应的局限性，通过推导惯性力导致的第一波浪能量耗散项，将其加入波浪模型，使波浪模型同时考虑阻力和惯性力，更真实准确地反映了风机大直径桩柱与波浪的相互作用，得到改进后的波浪模型之后，可直接利用该模型对包含海上风电场的海域进行波浪场模拟，进而评估海上风电场对海域的海洋波浪的影响，避免了为每个风机桩柱设置极高分辨率网格的需求，使得对大范围海上风电场区域的波浪模拟在计算上成为可能，提高了计算效率，从而能够更高效且准确地评估海上风电场对海洋波浪的影响。

1.一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，基于物理原理推导惯性力导致的第一波浪能量耗散项包括：

3.根据权利要求2所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，根据惯性力做功消耗能量的物理原理以及风机桩柱与流体的相互作用特性，基于惯性力系数、流体密度、风机桩柱体积、流体水平速度、风机桩柱直径、海底到风机桩柱底部的垂直距离和风机桩柱吃水深度建立惯性力导致的能量耗散方程，具体为：

4.根据权利要求3所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，基于流体力学的连续性方程、动量方程、海底边界条件和复波数建立动态压力表达式，具体为：

5.根据权利要求4所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，基于所述能量耗散方程和所述动态压力表达式进行统计平均处理，得到随机波浪场下的平均能量耗散表达式，具体为：

6.根据权利要求1所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，将所述第一波浪能量耗散项加入波浪模型中，得到改进后的波浪模型包括：

7.根据权利要求1所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，所述参数包括桩柱直径、吃水深度、阻力系数和惯性力系数；

8.根据权利要求1所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法，其特征在于，基于所述第一波浪场模拟结果评估所述海上风电场对所述海域的海洋波浪的影响，得到评估结果包括：

10.一种海上风电场对海洋波浪影响的评估系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述的一种海上风电场对海洋波浪影响的评估方法中的各个步骤。