低空急流对近地表风力机械结构载荷的影响

作者：万芳; 胡明泰; 金立儒; 陈贺; 郜志腾^*; 李寿图; 张旭耀

来源：农业工程学报, 2022, 38(16): 107-116.

• 风力机
• 载荷
• 结构
• 低空急流
• 大气湍流

为分析低空急流对风力机械结构载荷的影响，该研究采用谐波叠加法对低空急流谱模型进行计算以生成大气入流，并基于叶素动量理论和几何精确梁方法对一台高度为270 m的15 MW风力机进行载荷分析。结果表明，低空急流在风力机高度范围内的速度剖面呈现射流和强剪切的耦合特征；低空急流最大可使风轮功率增大约40%，风轮俯仰力矩增大50%，风轮偏航力矩增大1.5倍，塔基偏航力矩的波动强度增加60%；同时，还会造成风轮偏航和俯仰力矩功率谱特性呈双阶梯型分布特征；当急流高度低于轮毂高度时，风力机俯仰力矩促使风轮向下倾斜，会增加风力机叶片打塔风险。因此，在低空急流多发地区安装风力机等高耸结构物时，应充分考虑低空急流对风力机结构载荷特性的影响。研究可为风力机在内的大尺寸高耸结构物的载荷安全性分析提供参考。

• 单位
  兰州理工大学; 上海交通大学; 兰州交通大学; 建筑工程学院