F E A T U R E C F D A N D H Y D R O D Y N A MI C S


h y bri d a p pr o a c h all o w s t h e hi g h a c c ur a c y of C F D t o b e e m pl o y e d b ut wit h i n cr e a s e d c o n fi d e n c e t h at t h e m o st criti c al w a v e c a s e s h a v e b e e n c a pt ur e d.


C o n fi d e n c e i n d et er mi ni n g d e si g n l o a d s f or a wi n d f ar m w o ul d b e e x p e ct e d t o i n cr e a s e wit h t h e n u m b er of c a s e s m o d ell e d, n ot j u st i n t er m s of i d e ntif yi n g c a n di d at e c a s e s fr o m t h e s eri e s of irr e g ul ar w a v e s. I n a d diti o n, t h e p h y si c al s c al e of a n off s h or e wi n d f ar m i s s u c h t h at s e v er al diff er e nt e n vir o n m e nt al c o n diti o n s m a y n e e d t o b e c o n si d er e d, i n cl u di n g s e a b e d sl o p e a n d b at h y m etr y; t hi s i m p a ct s t h e b e h a vi o ur of t h e w a v e a s it pr o gr e s s e s t o w ar d s t h e m o n o pil e. If t h e m o n o pil e sit s o n a sl o p e d s e a b e d, t hi s c a n s er v e t o i n cr e a s e w a v e r u n - u p c o m p ar e d t o a fi at t err ai n.


M et o c e a n d at a c a n al s o v ar y a cr o s s t h e wi n d f ar m, s o s e v er al diff er e nt e xtr e m e w a v e c o n diti o n s m a y n e e d t o b e c o n si d er e d.


Cl o u d c o m p uti n g I n r e c e nt y e ar s t h e h ar d w ar e a v ail a bl e t o C F D e n gi n e er s h a s b e e n tr a n sf or m ati o n al. J u st a f e w y e ar s a g o, C F D m o d elli n g mi g ht t y pi c all y b e c arri e d o ut o n hi g h - p erf or m a n c e c o m p uti n g ( H P C) cl u st er s o n t h e pr e mi s e s, w hi c h, w hil e e a sil y c a p a bl e of m o d elli n g w a v e si m ul ati o n s, ar e a si g ni fi c a nt fi n a n ci al i n v e st m e nt, h a v e li mit e d c a p a cit y a n d ar e oft e n i n hi g h d e m a n d. T hi s u s u all y m e a nt t h at, alt h o u g h C F D w a s a t h e or eti c al o pti o n f or w a v e r u n - u p m o d elli n g, o nl y a h a n df ul of s c e n ari o s mi g ht b e a bl e t o b e si m ul at e d b ef or e a pr oj e ct d e a dli n e w a s r e a c h e d.


Cl o u d c o m p uti n g h a s c h a n g e d t hi s. N ot o nl y d o si m ul ati o n s n o w r u n f a st er o n t h e l at e st c hi p s et s, b ut t h e y c a n al s o b e u n d ert a k e n i n p ar all el, all o wi n g a st e p c h a n g e i n t h e n u m b er of c a s e s t h at c a n b e c o n si d er e d wit hi n a t y pi c al pr oj e ct ti m e fr a m e. H o w e v er, w hil e t h e s c h e d ul e c o n str ai nt s h a v e b e e n m o stl y a d dr e s s e d b y t h e pr a cti c all y u nli mit e d a v ail a bilit y of c o m p uti n g p o w er, t h e fi n a n ci al


c o n str ai nt s h a v e n ot. H P C r e m ai n s e x p e n si v e, a n d s o h y bri d a p pr o a c h e s s u c h a s t h at o utli n e d h er e pr e s e nt a pr a cti c al w a y f or w ar d, w h er e b y f ull 3 D C F D m o d elli n g i s u s e d i n c o nj u n cti o n wit h l o n g d ur ati o n 2 D b a c k gr o u n d fi o w fi el d s.


R e ali sti c, r eli a bl e d at a W a v e r u n- u p r e m ai n s a criti c al d e si g n c o n si d er ati o n f or off s h or e wi n d t ur bi n e m o n o pil e s, e s p e ci all y gi v e n it s p ot e nti al t o i m p o s e si g ni fl c a nt l o a d s o n s e c o n d ar y str u ct ur e s. W hil e s e mi- e m piri c al m et h o d s off er a f a st a n d c o n s er v ati v e e sti m at e, t h e y l a c k t h e fi d elit y r e q uir e d t o c a pt ur e c o m pl e x i nt er a cti o n s wit h r e ali sti c g e o m etri e s a n d s e a st at e s. C F D off er s a c o m p elli n g alt er n ati v e, d eli v eri n g hi g h-r e s ol uti o n i n si g ht s i nt o w a v e- str u ct ur e i nt er a cti o n s a n d t h e r e s ulti n g pr e s s ur e l o a d s. H o w e v er, m o d elli n g irr e g ul ar s e a s i n f ull 3 D C F D r e m ai n s c o m p ut ati o n all y i nt e n si v e.


T h e h y bri d a p pr o a c h o utli n e d h er e – u si n g l o w er- c o st 2 D or p ot e nti al fi o w s ol v er s t o i d e ntif y criti c al w a v e c o n diti o n s, f oll o w e d b y t ar g et e d 3 D C F D si m ul ati o n s – off er s a pr a cti c al a n d r o b u st s ol uti o n. It c o m bi n e s t h e a c c ur a c y of C F D wit h t h e br o a d er c o nt e xt of r e ali sti c s e a st at e s, i m pr o vi n g c o n fi d e n c e i n t h e str u ct ur al l o a d s u s e d f or d e si g n. Wit h a d v a n c e s i n cl o u d c o m p uti n g, t h e f e a si bilit y of s u c h hi g h- fi d elit y m o d elli n g h a s i m pr o v e d dr a m ati c all y, all o wi n g m or e c a s e s t o b e r u n i n s h ort er ti m e fr a m e s.


Ulti m at el y, t h e a d o pti o n of h y bri d m o d elli n g t e c h ni q u e s e n a bl e s m or e d ef e n si bl e a n d ef fi ci e nt str u ct ur al d e si g n s, i m pr o vi n g a c c ur a c y w hil e m ai nt ai ni n g s af et y. A s c o m p ut ati o n al p o w er b e c o m e s e v er m or e a c c e s si bl e, s u c h a p pr o a c h e s ar e li k el y t o b e c o m e st a n d ar d pr a cti c e i n off s h or e wi n d f o u n d ati o n d e si g n. ■


R o b M el vill e i s fi ui d m e c h a ni c s t e a m l e a d a n d J o h a n D a el m a n i s s e ni or n a v al ar c hit e ct at gl o b al e n gi n e eri n g fir m K e nt, w hi c h s p e ci ali s e s i n i n n o v ati v e off s h or e str u ct ur e d e si g n s, i n cl u di n g fi o ati n g wi n d t e c h n ol o g y, wit h o v er 4 0 y e ar s of i n d u str y e x p eri e n c e.


Fi g u r e 3: C F D m o d elli n g s h o wi n g i nt e r a cti o n of w a v e wit h m o n o pil e a n d s e c o n d a r y st r u ct u r e s


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T H E N A V A L A R C HI T E C T


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