Abstract The slender marine structure (e.g., deep water riser systems) subjected to vortex induced vibrations (VIV) can oscillate simultaneously in both cross-flow (CF) and in-line (IL) direction relative to the flow direction. The IL response is important as it may contribute to fatigue damage to the same order of magnitude as the CF responses for high mode responses. A combined CF and IL load model is also required for prediction of VIV responses in more complex flow conditions. The time domain VIV prediction load model has been extended to include an IL VIV load term. The present study aims to validate the latest combined CF and IL load model using laboratory tests and evaluate its limitations. The validation results showed that the averaged spatial and temporal energy transfer process between fluid and structure is sufficiently described by the load model. The time domain VIV load model is able to obtain reasonable prediction of key VIV responses, including curvature, frequency, fatigue damage, higher harmonic responses in both CF and IL directions as well as drag amplification in one single non-linear time domain analysis. This overcomes some of the limitations in the present frequency prediction models.

Abstract Vortex-induced motions (VIM) adversely affects the structural integrity and performance of floating offshore wind turbines (FOWT). These motions can impart extreme loads and fatigue stresses on the mooring lines, cables, and other vital substructures, including the nacelle. While semi-submersible platforms with multiple columns are susceptible to VIM, the comprehensive understanding of this phenomenon remains elusive. Historically, model testing has been the primary approach, primarily focused on oil and gas platforms, thereby introducing inherent scaling effects, including Reynolds number effects. This paper introduces a novel numerical investigation into the VIM behavior of a semi-submersible floater named ‘INO WINDMOOR’. Employing semi-empirical time-domain vortex shedding loads on the platform’s columns, we rigorously explored the VIM responses across a spectrum of current speeds and incident angles. Our study conclusively demonstrates the presence of VIM in the operational environment of FOWT and underscores the paramount importance of integrating VIM considerations into the design process. This research contributes significantly to advancing our comprehension of VIM effects on semi-submersible FOWT systems, ultimately informing safer and more efficient offshore wind energy solutions.