海上风能在广义的海洋可再生能源结构中占比最大,在“海洋强国”和“一带一路”国家顶层战略以及沿海各经济强省海洋经济发展政策的指引下迎来了野蛮发展的黄金时期,但我国现阶段的海上风力发电机基本还是处于五十米等深线以内的近岸浅水海域,并且随着单机功率的提高,风机上部的巨大叶片直径已经突破了百米长度,由此必然需要可靠的底部结构的强有力的支撑。目前海上风机的底部支撑结构主要是各种类型的桩基础,由于恶劣海洋环境动力载荷使得桩基础的设计建造安装费用在整个风机成本中占比达到了一半以上,因而开展风机基础在海洋环境动力载荷下的结构响应静动力特性分析具有十分重要的工程意义。对于目前水深和尺寸的海上风机桩基础上的海洋环境动力载荷主要还是波浪载荷,尤其是各类非线性极强的极端波浪产生的波浪载荷更为重要,为此本文首先选取了一种特殊的海上极端随机波浪——畸形波作为海上风机桩基础的波浪环境载荷,以江苏如东县近海风电场项目为工程背景,根据实际工程水文资料,确定相关波浪参数,利用Fluent软件的二次开发功能建立模拟畸形波的数值波浪水槽,分别模拟畸形波对两种工程中常见的单桩式和三桩式海上风机基础的波浪载荷,通过对比数值试验结果和Morison方程的计算结果,验证了Fluent在模拟畸形波及其对风机基础作用的准确性与可靠性。随后文中根据实际的工程地质资料,通过p-y曲线法,基于海上风机桩基挠曲变形与地基土抗力之间的关系,建立桩土相互作用的本构模型,然后基于ANSYS Workbench平台,建立海上风机基础的三维有限元概化模型,实现Fluent+ANSYS APDL的流固耦合分析,分别对畸形波作用下的海上单桩式基础与三桩式基础进行结构静强度分析和动力响应分析,静强度分析中综合考虑风荷载、上部结构传递荷载和畸形波荷载的联合作用,而在动力响应分析中为了突出畸形波作用和常规波浪作用的不同,不考虑风荷载和上部结构传递荷载的附加影响,仅进行畸形波作用下的瞬态动力分析,并与规则波作用下的计算结果进行了对比。研究结果表明,在畸形波作用下的两种桩基结构响应相同之处主要有两点,一是结构位移最大值都出现在风机上下部结构衔接的法兰盘处,而结构最大应力值均出现在桩基与海底交界的泥面处,相比于规则波作用,结构响应曲线都表现出极强的非线性;二是两种桩基础结构在畸形波单独作用下的结构响应相比同尺度的规则波作用下的计算结果都大幅提升。而两种桩基结构响应的不同之处主要有三点,一是从模态分析可以看出单桩式基础抵抗低频波浪荷载的性能更好;二是忽略其它荷载相互作用产生的附加效应时,畸形波单独作用下三桩式基础结构响应占总结构响应值比例更小;三是在各种工况下进行分析,三桩式基础的结构响应值均比单桩式基础的要小,说明在抵抗畸形波的冲击作用时,三桩式风机基础的安全性和稳定性更好。本文针对两种常见的海上风机桩基础结构型式,利用Fluent平台和ANSYS Workbench平台建立了海上风机基础三维有限元流固耦合概化模型,采用数值模拟分析的手段,分析研究了海上风机桩基础上的畸形波极端波浪力及其结构静动力响应特性,本文的研究工作和结果对于海上固定式风机基础的设计以及确保风电场运维期间基础结构的安全性、稳定性具有重要的科学参考意义和重要的工程实用意义。