Abstract In this paper, the dynamic responses of a Spar-type floating offshore wind turbine (FOWT) are simulated and analyzed under the scenarios with freak wave superimposed a uniform current. The wave-current interaction is considered in the process of freak wave generation. An improved phase modulation algorithm is used to generate the free surface profile of the freak wave. Compared with the deterministic wave modeling method, this method can realize the randomness of the sea state and also achieve high efficiency. The effect of the presence of current on the wave energy spectra is firstly investigated. Then the OC3 Hywind Spar-type FOWT in the parked condition is chosen as an example to study the dynamic responses under the extreme wave scenarios. An in-house MATLAB code based on a nonlinear aero-hydro-mooring coupled model is adopted to perform these numerical investigations. The simulations are conducted in the time domain and then the results of wave forces and platform motions in the surge, heave and pitch are summarized and analyzed considering the presence of current with different velocities. The results of mooring lines tension and the acceleration at nacelle are also investigated. Through the simulation results, we can have a clear understanding of the mechanism of the wave-current interaction phenomenon for extremely high waves in Gaussian seas. Furthermore, it also allows identifying the severest wave conditions which are important for the analysis of the floating structure ultimate design conditions.

中文翻译：

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考虑波流交互作用的翼梁式浮动海上风电机组在异常波中的动力响应

摘要 本文对Spar 型浮式海上风力机(FOWT) 的动力响应进行了模拟和分析，在异常波叠加均匀电流的情况下。在异常波的产生过程中考虑了波-流相互作用。改进的相位调制算法用于生成畸形波的自由表面轮廓。与确定性波浪建模方法相比，该方法可以实现海况的随机性，同时也实现了高效率。首先研究了电流的存在对波能谱的影响。然后以停放状态下的OC3 Hywind Spar 型FOWT 为例，研究极端波浪情景下的动态响应。采用基于非线性气动水力系泊耦合模型的内部 MATLAB 代码来执行这些数值研究。模拟是在时域中进行的，然后在考虑不同速度的水流的情况下总结和分析波浪力和平台运动的浪涌、升沉和纵摇的结果。还研究了系泊缆绳张力和机舱加速度的结果。通过模拟结果，我们可以清楚地了解高斯海中极高波浪的波流相互作用现象的机制。此外，它还允许识别对浮式结构最终设计条件分析很重要的最严重的波浪条件。模拟是在时域中进行的，然后在考虑不同速度的水流的情况下总结和分析波浪力和平台运动的浪涌、升沉和纵摇的结果。还研究了系泊缆绳张力和机舱加速度的结果。通过模拟结果，我们可以清楚地了解高斯海中极高波浪的波流相互作用现象的机制。此外，它还允许识别对浮式结构最终设计条件分析很重要的最严重的波浪条件。模拟是在时域中进行的，然后在考虑不同速度的水流的情况下总结和分析波浪力和平台运动在涌浪、升沉和纵摇中的结果。还研究了系泊缆绳张力和机舱加速度的结果。通过模拟结果，我们可以清楚地了解高斯海中极高波浪的波流相互作用现象的机制。此外，它还允许识别对浮式结构最终设计条件分析很重要的最严重的波浪条件。还研究了系泊缆绳张力和机舱加速度的结果。通过模拟结果，我们可以清楚地了解高斯海中极高波浪的波流相互作用现象的机制。此外，它还允许识别对浮式结构最终设计条件分析很重要的最严重的波浪条件。还研究了系泊缆绳张力和机舱加速度的结果。通过模拟结果，我们可以清楚地了解高斯海中极高波浪的波流相互作用现象的机制。此外，它还允许识别对浮式结构最终设计条件分析很重要的最严重的波浪条件。