预测海上风机的单桩基础主体结构的重量的方法和装置与流程

本发明涉及风力发电领域，更具体地讲，涉及预测海上风机的单桩基础主体结构的重量的方法和装置。

背景技术：

1、海上风机单桩基础在国内外均是最主要的基础型式。单桩基础的设计是一个复杂而耗时的过程。在设计(例如，作为非限制性示例，投标设计)中需要对主体结构进行重量或者工程量的预测。通常，这样的预测要借助商用软件，并且需要使用非常多的参数来进行结构强度、地基变形和整机频率的计算，这导致非常大的计算量。整个过程要用非常长的时间才能完成。

2、然而，设计作为项目的前期阶段，对设计交付期限有着严苛的规定。因此，现有的设计和计算海上风机的单桩基础主体结构的重量的方法难以满足用户的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种预测海上风机的单桩基础主体结构的重量的方法和装置。

2、根据本发明的一方面，提供一种预测海上风机的单桩基础主体结构的重量的方法，所述方法包括：获取将安装所述单桩基础主体结构的地点的环境参数；基于所述环境参数，计算所述单桩基础主体结构的泥面桩径；基于所述泥面桩径，预测所述单桩基础主体结构的重量。

3、可选地，所述环境参数包括所述地点的水深、波高、波周期和流速中的一个或多个。

4、可选地，所述环境参数包括所述波高，其中，所述计算所述单桩基础主体结构的泥面桩径的步骤包括：基于所述波高，计算所述单桩基础主体结构的波流泥面弯矩；基于所述波流泥面弯矩，计算所述单桩基础主体结构的泥面载荷；基于所述泥面载荷，计算所述泥面桩径。

5、可选地，所述计算所述单桩基础主体结构的波流泥面弯矩的步骤包括：获取将安装在所述单桩基础主体结构上的机组的容量；基于机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点，确定所述波高与所述波流泥面弯矩之间的拟合关系，其中，所述波高与所述波流泥面弯矩之间的拟合关系基于与机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点对应的历史波高和历史波流泥面弯矩之间的拟合来得到；基于所述波高和所述波高与所述波流泥面弯矩之间的拟合关系，计算所述波流泥面弯矩。

6、可选地，所述波高与所述波流泥面弯矩之间的拟合关系呈指数型函数关系，并指示所述波高与所述波流泥面弯矩之间的相关系数大于或等于0.9。

7、可选地，所述计算所述单桩基础主体结构的泥面载荷的步骤包括：获取所述单桩基础主体结构的基础顶弯矩载荷和基础顶水平力载荷；将所述基础顶弯矩载荷、所述基础顶水平力载荷和基础顶至泥面的距离的乘积与所述波流泥面弯矩的总和计算作为所述泥面载荷。

8、可选地，所述计算所述泥面桩径的步骤包括：获取将安装在所述单桩基础主体结构上的机组的容量；基于机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点，确定所述泥面载荷与所述泥面桩径之间的拟合关系，其中，所述泥面载荷与所述泥面桩径之间的拟合关系基于与机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点对应的历史泥面载荷和历史泥面桩径之间的拟合来得到，基于所述泥面载荷和所述泥面载荷与所述泥面桩径之间的拟合关系，计算所述泥面桩径。

9、可选地，所述预测所述单桩基础主体结构的重量的步骤包括：基于所述泥面桩径，计算所述单桩基础主体结构的泥下桩长和泥下壁厚；基于所述泥面桩径、所述泥下桩长和所述泥下厚壁，计算所述单桩基础主体结构的泥下部分的重量；基于所述泥下部分的所述重量，计算所述单桩基础主体结构的所述重量。

10、可选地，所述计算所述单桩基础主体结构的泥下桩长的步骤包括：获取将安装在所述单桩基础主体结构上的机组的容量；基于所述泥面桩径、机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点以及所述泥面桩径与所述泥下部分的长度直径比之间的拟合关系，确定所述长度直径比，其中，所述泥面桩径与所述长度直径比之间的拟合关系基于与机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点对应的历史泥面桩径和所述泥下部分的历史长度直径比之间的拟合来得到；将所述泥面桩径和所述长度直径比之间的乘积计算作为所述泥下桩长。

11、可选地，所述计算所述单桩基础主体结构的泥下壁厚的步骤包括：获取将安装在所述单桩基础主体结构上的机组的容量；基于所述泥面桩径、机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点以及所述泥面桩径与所述泥下部分的直径厚度比之间的拟合关系，确定所述直径厚度比，其中，所述泥面桩径与所述直径厚度比之间的拟合关系基于与机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点对应的历史泥面桩径和历史泥下壁厚之间的拟合来得到；将所述泥面桩径和所述直径厚度比之间的比值计算作为所述泥下壁厚。

12、可选地，所述计算所述单桩基础主体结构的所述泥下部分的重量的步骤包括：基于所述泥面桩径、所述泥下桩长和所述泥下厚壁，计算所述单桩基础主体结构的所述泥下部分的体积，其中，所述泥下部分的形状为圆管；基于所述泥下部分的所述体积和用于建造所述泥下部分的材料的密度，计算所述泥下部分的所述重量。

13、可选地，所述计算所述单桩基础主体结构的重量的步骤还包括：获取将安装所述单桩基础主体结构的地点的水深以及所述单桩基础主体结构的基础顶直径和基础顶高度；基于所述单桩基础主体结构的所述基础顶直径和所述基础顶高度，计算所述单桩基础主体结构的水上部分的重量；基于所述水深、所述基础顶直径和所述泥面桩径，计算所述单桩基础主体结构的水中部分的重量；将所述水上部分的所述重量、所述水中部分的所述重量与所述泥下部分的所述重量的总和计算作为所述单桩基础主体结构的所述重量。

14、可选地，所述计算所述单桩基础主体结构的所述水上部分的重量的步骤包括：获取将安装在所述单桩基础主体结构上的机组的容量；基于机组的所述容量、将安装所述单桩基础主体结构的所述地点、所述基础顶直径和所述基础顶直径与所述水上部分的直径厚度比之间的拟合关系，确定所述直径厚度比，其中，所述基础顶直径与所述直径厚度比之间的拟合关系基于所述水上部分的与机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点对应的历史基础顶直径和历史直径厚度比之间的拟合来确定；将所述基础顶直径和所述直径厚度比之间的比值计算作为所述水上部分的水上壁厚；基于所述基础顶直径、所述基础顶高度和所述水上壁厚，计算所述水上部分的体积，其中，所述水上部分的形状为圆管；基于所述水上部分的所述体积和用于建造所述水上部分的材料的密度，计算所述水上部分的所述重量。

15、可选地，所述计算所述单桩基础主体结构的所述水中部分的重量的步骤包括：获取将安装在所述单桩基础主体结构上的机组的容量；基于机组的所述容量、将安装所述单桩基础主体结构的所述地点、所述基础顶直径、所述泥面桩径和所述水中部分的直径与所述水中部分的直径厚度比之间的拟合关系，确定所述直径厚度比，其中，所述直径厚度比基于所述水中部分的与机组的所述容量和将安装所述单桩基础主体结构的所述地点对应的历史直径和历史直径厚度比之间的拟合来得到，基于所述直径和所述直径厚度比之间的比值计算作为所述水中部分的水中壁厚，其中，所述水中部分的最小直径等于所述基础顶直径，所述水中部分的最大直径等于所述泥面桩径，其中，所述水中部分的形状是锥管；基于所述水深、基础顶直径、所述泥面桩径和所述水中壁厚，计算所述水中部分的体积；基于所述水中部分的所述体积和用于建造所述水中部分的材料的密度，计算所述水中部分的所述重量。

16、根据本发明的一方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的任意方法。

17、根据本发明的一方面，提供一种预测海上风机的单桩基础主体结构的重量的装置，所述装置包括：处理器；存储器，其中，存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时实现如上所述的任意方法。

18、根据本发明的示例实施例，由于考虑了环境参数来计算泥面桩径并使用计算的泥面桩径来预测单桩基础主体结构的重量，因此可获得关于预测单桩基础主体结构的重量的准确的预测结果，同时可以简化计算过程并节省了计算时间。

19、根据本发明的示例实施例，当基于与波流泥面弯矩存在较高的相关性的波高来预测波流泥面弯矩时，可获得准确的预测结果，同时可以简化计算过程。

20、根据本发明的示例实施例，由于波高与波流泥面弯矩之间相关性较高并且波高是已知的，波高与波流泥面弯矩之间的拟合关系也被确定，因此，可在使用较少的计算时间来准确地计算出波流泥面弯矩。

21、根据本发明的示例实施例，当基于与泥面载荷存在相关性的泥面桩径来计算泥面载荷时，可减少计算泥面载荷的时间，并准确计算泥面载荷。

22、根据本发明的示例实施例，由于泥面载荷与泥面桩径之间的拟合关系之间存在相关性并且泥面载荷是可预测的，泥面载荷与泥面桩径之间的拟合关系也被确定，因此，可在准确计算泥面桩径的同时节省计算时间。

23、根据本发明的示例实施例，可统计不同地点(例如，场区)和不同机组容量已经设计的单桩基础的长度直径比取值，通过数据拟合得到随桩径变化的平均长径比来代表该地点和该机组容量。通过本发明的上述方法，可根据泥面桩径即可计算泥下桩长，从而省去了对岩土分层和岩土参数等大量数据的处理，降低了计算复杂度并节省了计算时间。

24、根据本发明的示例实施例，可统计不同地点(例如，场区)和不同机组容量已经设计的单桩基础的直径厚度比，通过数据拟合得到随桩径变化的平均长径比来代表该地点和该机组容量。通过本发明的上述方法，可根据泥面桩径即可计算泥下壁厚，从而省去了对用于计算泥下壁厚的大量数据的处理，降低了计算复杂度并节省了计算时间。

25、根据本发明的示例实施例，可统计不同地点(例如，场区)和不同机组容量已经设计的单桩基础的直径厚度比，通过数据拟合得到随水上部分的桩径变化的直径厚度比来代表该地点和该机组容量。通过本发明的上述方法，可根据水上部分的直径即可计算水中壁厚，从而降低了计算复杂度并节省了计算时间。

26、根据本发明的示例实施例，可统计不同地点(例如，场区)和不同机组容量已经设计的单桩基础的直径厚度比，通过数据拟合得到随水中部分的桩径变化的直径厚度比来代表该地点和该机组容量。通过本发明的上述方法，可根据水中部分的最小直径和最大直径即可计算水中壁厚，从而降低了计算复杂度并节省了计算时间。

27、根据本发明的示例实施例，在将泥下部分的形状简化为圆管的情况下，可快速地预测泥下部分的重量。

28、根据本发明的示例实施例，在将水上部分的形状简化为圆管的情况下，可快速地预测水上部分的重量。

29、根据本发明的示例实施例，在将水中部分的形状简化为锥管的情况下，可快速地预测水中部分的重量。

30、根据本发明的示例实施例，仅需要输入少量参数的情况下，就可快速且较为精确地预测海上风机单桩基础主体结构的重量。