风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析-论文.pdf

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1、第41卷第4期湖南大学学报(自然科学版)Vo1．41。No．42014年4月JournalofHunanUniversity(NaturalSciences)Apr．2014文章编号：1674—2974(2014)04—0087—07风力机塔架一叶片耦合模型Nt致响应时域分析柯世堂，曹九发，王珑，王同光(南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室，江苏南京210016)摘要：基于风力机塔架一叶片耦合模型，采用改进的叶素一动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷，并基于有限元方法对该耦合模型进行了

2、动力特性分析和风致响应时域计算．基于目标响应时程探讨了风力机塔架～叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性，并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析．研究表明，在进行风力机的抗风设计时，应该考虑塔架一叶片的耦合作用．关键词：风力机塔架一叶片耦合模型；风场模拟；风致响应；时域分析中图分类号：TK83；TP391．9文献标识码：ATime——domainAnalysisoftheWind——inducedResponsesoftheCoupledModelofWindTurbineTower—bladeCoupledSyst

3、emKEShi—tang。CAOJiu—fa，WANGLong，WANGTong—guang(JiangsuKeyLaboratoryofHi—TechResearchforWindTurbineDesignINanjingUnivofAeronauticsandAstronautics，Nanjing，Jiangsu210016，China)Abstract：Basedonthewindturbinetower—bladecoupledmodel，themodifiedbladeelementmomen—tumwasusedtosi

4、mulatetheaerodynamicloadsofwindturbinemodel，whichconsiderstherotationaleffectcausedbybladesandblade—towerinteraction．Thewindturbinetower—bladecoupledmodelconsider—ingthecentrifugalforcefromrotationalbladeswasestablishedinfiniteelementmethod，andthetime-do—mainanalysisofw

5、ind—inducedresponsesofwindturbinetower—bladecoupledmodelwascarriedout．Then，thedynamicresponsecharacteristicsofthewindturbinesystemunderstochasticwindloadswerediscussedonthebasisofthecalculatedresultsandthroughthecontrastwiththewind—inducedresponsesofatowerwithouttheblad

6、es．Itisproposedthatthewindturbinetower—bladecoupledmodelshouldbeadoptedinwindresistingdesign．Keywords：windturbinetower—rotorcoupledsystem；fluctuatingwindfieldsimulation；wind—inducedresponses；timedomainanalysis风荷载是风力机系统设计最重要荷载之一Ⅲ．直径达到百米量级，从而满足捕捉风能的要求，但同随着兆瓦级大功率风力机的普遍应用，叶

7、片的旋翼时也遭受了强大风推力，并通过机舱将风荷载传递收稿日期：2013-07—28基金项目：国家重点基础研究计划资助项目(2014CB046200)；国家自然科学基金资助项目(51208254)；江苏省自然科学基金资助项目(BK2012390)；江苏高校优势学科建设工程资助项目作者简介：柯世堂(1982一)，男，安徽池州人，南京航空航天大学讲师，博士十通讯联系人，E—mail：keshitan~@l63．corn88湖南大学学报(自然科学版)给塔架，使得叶片和塔架之间的耦合效应愈加明显．流引起的附加湍流的涡流粘度模型．以往针对风力机系

8、统的抗风研究，关注风力机空气风剪切的影响是指平稳风速随着高度而变化，动力学性能的研究者大多忽略塔架的影响，对叶片其指数修正模型表达公式如下：的流场特性_2和气弹响应[4进行了深入详细的V(^)一(ho)(．(1)研究；而