水流荷载作用下海洋群桩受力特性研究

时 健，蒋宗南，孔德森,3,*

(1.山东科技大学 土木工程与建筑学院, 青岛 266590；2.北京中岩大地科技股份有限公司, 北京 100089；3.山东科技大学 山东省土木工程防灾减灾重点实验室, 青岛 266590)

近海风电基础多采用大直径单桩和群桩的形式，其中大直径单桩工艺成熟，使用广泛，但会有溜桩[1]等问题的存在，导致施工困难.而群桩虽然施工方便，但在海洋环境中的受力情况十分复杂，有上部风机自重荷载、结构自重荷载、风荷载、波浪荷载、水流荷载等，其中群桩的水流荷载由于其结构的特殊性，受力十分复杂.对于单桩结构在特定的雷诺数范围内，会在桩后产生左右两侧成对、交替出现、方向相反的漩涡，即卡门涡街现象[2].

在计算流体力学领域，针对圆柱绕流的研究，主要以雷诺数为控制参数，研究单圆柱的漩涡脱落情况[3-5].近年来，针对高雷诺数[6]和多圆柱绕流[7-9]的研究开始增多.现在，关于变截面圆柱绕流的研究[10]也逐渐展开.

但海洋环境中雷诺数都比较高，并且群桩的排列方式多种多样，水动力特性极为复杂，对于2×2群桩在海洋环境下的水流荷载受力特性研究并不深入.

程友良等[11]采用大涡模型，对雷诺数Re=3.5×106的情况下，对多个比转速的旋转圆柱绕流进行了数值模拟，并分析了圆柱的升、阻力系数和斯特劳哈尔数(St).结果表明，随着比转速的增大，桩柱的横向力逐渐增大，阻力系数也随之增大，而升力系数呈周期性减弱.

崔宜梁等[12]对串列双圆柱进行三维数值模拟，分析……