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波浪是影响近海结构物稳定性的主要因素之一。在波浪的作用下,海床内的孔隙水压力及有效应力发生改变,使海床出现变形甚至液化,对结构物的稳定性产生重大影响。本文基于开源有限流体力学软件OpenFOAM建立CFD-CSD单向耦合模型,对海上风电复合筒型基础周围的海床响应进行模拟研究,并讨论相应的抗液化措施。论文的主要结论及成果如下: (1)基于计算流体力学开源软件OpenFOAM建立了波浪-海床-结构物相互作用的数学模型。其中,数值波浪水槽采用动量源函数造波,求解雷诺平均的N-S方程,VOF方法追踪自由表面;海床动力响应基于Biot固结理论,并结合摩尔-库伦塑性本构模型。 (2)对波浪作用下海床动力响应问题进行研究,数模结果与实验结果及解析解吻合良好。进一步在数值水槽中添加孔隙介质模型,模拟潜堤周围海床动力响应问题,结果表明本模型可以较好地模拟出考虑结构物影响的海床动力响应过程。 (3)选取响水地区实际工程水文条件,对海上风电复合筒型基础周围的海床在波浪作用下的动力响应进行研究。数值结果表明,海床液化主要出现在波谷作用处,最大液化深度出现在筒型基础迎浪侧。 (4)在复合筒型基础周围海床表面采取覆盖块石层的抗液化措施,通过数值模拟对其抗液化能力进行分析与评估。通过模拟研究发现,上覆块石层能改变海床初始应力状态,而海床表面的波浪动压未出现明显变化;块石层能够有效降低海床的液化深度,且其孔隙率越小,防液化能力越强。