高速强湍流风况下的风力机结构动力学响应

来源：动力工程学报杂志2016年第8期北京时间：

作者：杨阳, 李春, 缪维跑, 叶柯华, 叶舟,

摘要：为研究大型风力机在高速强湍流风况下的结构动力学特性，基于NWTCUP风谱模型建立平均风速为25 m/s的极限湍流三维风场，比例缩放Kelvin-Helmholtz不稳定流的数值模拟结果作为相干结构，将其加入普通湍流风场表示湍流度更强的风况，在FAST软件中分别计算加入相干结构前、后风力机的动力学特性，并仿真偏航30°、紧急顺桨停机和一直顺桨停机3种偏工况，得到各个工况下叶片和塔架载荷的动态响应.结果表明：加入相干结构后，风速在空间及时域的变化均更加剧烈，相干湍动能更大，可表示湍流强度更高的风况；加入相干结构后，风力机动力学响应加剧，其中塔基弯矩影响最大，响应幅值波动变化范围增大了1.96倍；叶片载荷主要刺激频率为风轮旋转频率，塔架响应为塔架一阶侧向振动频率；相干结构对偏工况的影响较大，在偏航和紧急停机等非稳定运行过程中，塔尖弯矩非平稳过程明显.

关键词：风力机,湍流风场,相干结构,动力学响应,偏工况,