海上风电基础仿真全耦合和半耦合
海上风电机组包括固定式和漂浮式两种。固定式风电机组包含固定式基础、桩基及风机三部分，浮式风机包含浮式基础、系泊系统及风机三部分,无论是固定式还是漂浮式各部分间都具有较强的耦合特性。与传统油气类海上平台设计相比,海上风机设计需重点考虑风机载荷的影响。在设计油气类浮式平台时，通常只需考虑固定式平台和桩基或者浮式平台和系泊系统之间的耦合,平台的风载荷采用风力系数和迎风面积进行求解并假设为均匀风场。而海上风电机组所受风机载荷远大于基础自身的风载荷,无法直接采用类似油气类浮式平台风载荷的评估方法。此外,风机载荷的不仅受到风场的湍流特性的影响，还要受到风机控制系统的影响，在风机动力响应分析时需要进行一体化全耦合分析。全耦合是用一个软件把固定式或者漂浮式风电机组的三个部分都建进模型，并进行仿真分析。半耦合是用不同软件分别进行仿真。OpenFAST是目前学术界应用最广泛的浮式风机一体化分析开源软件。Bladed则为一款在工业界广泛应用的商业软件。两款软件都可实现风机的一体化全耦合分析。两款软件都是由固定式风机设计软件的基础上发展而来。传统的海洋工程设计软件如SIMA和OrcaFlex,也在近几年增加了风机气动模块,可实现浮式风机的全耦合分析。以bladed为例，在bladed里可以创建固定式风机的模型，风机、固定式基础和桩土模型都可以建在一个模型里进行模型的计算仿真，进而实现了全耦合。但bladed只能进行载荷计算，如果要计算结构的强度还要在sacs里建立强度模型，将bladed求出的风机塔底载荷带到sacs模型里计算强度。bladed和sacs的模型不但要一样，而且要进行模态计算，前50阶模态要一样。sacs里的模型就是半耦合模型。除此之外，漂浮式风机的模型也可以都在bladed里建出来，包括风机、漂浮式基础和系泊系统。与固定式风电机组类似，如果要计算漂浮式基础的结构强度也要创建计算强度的结构模型。与固定式基础不同的是，漂浮式风电基础还要建水动力模型求出波浪载荷和系泊载荷。比如以水动力软件aqwa和ansys为例，将bladed求出的风机塔底载荷带到aqwa里建立水动力模型，再将aqwa计算出的波浪载荷、系泊载荷和bladed求出的风机塔底载荷带到ansys的结构模型里进行结构强度计算。aqwa和ansys的计算都是半耦合计算。来源：智慧强学斋
