[en] Forecasts for the growth of offshore wind energy point to significant increases in the coming decades. A component of this growth will depend on the technology of floating platforms, which is still in relatively early stages of maturity. Among the challenges to be addressed are the hydrodynamic forces generated by wave action. To date, a significant portion of existing models only consider first-order wave forces, while the effects of second-order wave forces remain one of the less studied aspects in fluid-structure interaction. However, it has been documented that second-order wave forces can lead to phenomena of resonance, vibration, and slow drift movements in floating marine structures, in relation to the natural periods of movement of these structures. In this context, this work proposes the development of a code in the Python programming language with the aim of integrating the open-source software NEMOH v3.0 for the calculation of wave forces in marine structures with FloaWDyn, a 3D numerical model of coupled aero-hydro-servo-elastic developed at the Polytechnic University of Catalonia (BarcelonaTech–UPC). The latest version of NEMOH includes the calculation of Quadratic Transfer Functions (QTFs) in the second-order module, which are then used to calculate second-order forces using potential flow theory. The validation of this model is carried out by comparison with a semi-analytical solution for a vertical cylinder in a biochromatic wave field, and the results indicate average relative errors of the order of 20-25%. To analyze the potential effects of second-order forces on the WindCrete platform, the OpenFAST numerical model developed by the National Renewable Energy Laboratory (NREL) has been used.

[es] Las previsiones de crecimiento de la energía eólica marina apuntan a incrementos notables en las próximas décadas. Un componente de ese crecimiento dependerá de la tecnología de plataformas flotantes, que aún se encuentra en fases relativamente incipientes de madurez. Entre los desafíos por abordar, se encuentran las fuerzas hidrodinámicas generadas por el oleaje. Hasta la fecha, una parte significativa de los modelos existentes solo consideran las fuerzas del oleaje de primer orden, mientras que los efectos de las fuerzas del oleaje de segundo orden permanece como uno de los efectos menos estudiados en la interacción fluido–estructura. Sin embargo, se ha documentado que las fuerzas del oleaje de segundo orden pueden dar lugar a fenómenos de resonancia, vibración y movimientos de deriva lenta en las estructuras marinas flotantes, en relación con los períodos naturales de movimiento de dichas estructuras. En este contexto, este trabajo propone el desarrollo de un código en lenguaje de programación Python con el fin de integrar el software de código abierto NEMOH v3.0 para el cálculo de las fuerzas del oleaje en estructuras marinas con FloaWDyn, un modelo numérico 3D acoplado aero–hydro–servo–elástico desarrollado en la Universidad Politécnica de Cataluña (BarcelonaTech–UPC). La versión más reciente de NEMOH incluye el cálculo de las Funciones de Transferencia Cuadráticas (Quadratic Transfer Functions, QTFs) en el módulo de segundo orden, que son luego utilizadas para calcular las fuerzas de segundo orden utilizando la teoría del flujo potencial. La validación de este modelo se realiza mediante comparación con una solución semi–analítica para un cilindro vertical en un oleaje bicromático, y los resultados indican errores relativos promedio del orden del 20–25%. Para analizar los potenciales efectos de las fuerzas de segundo orden sobre la plataforma WindCrete, se ha empleado el modelo numérico OpenFAST desarrollado por el National Renewable Energy Laboratory (NREL).