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考慮臺風影響的大型風力機風致響應特性研究

來源：電工電氣發布時間：2023-10-17 15:17 瀏覽次數：178

考慮臺風影響的大型風力機風致響應特性研究

余文林，王鳳昊，劉洋，張宇，盧紅前

(中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇南京 211102)

摘要：與良態風場相比，臺風場會顯著影響風力機受力性能。為解決此問題，采用中尺度 WRF 和小尺度 CFD 對“鸚鵡”臺風進行精細化數值模擬。并以某風電場 5 MW 大型風力機為分析對象，合 ANSYS 軟件重點對臺風場和良態風場下風力機耦合體系風致響應、受力穩定性以及極限承載力等進行對比分析。研究結果表明：對比良態風場，臺風作用使風力機表面三維氣動力分布模式更加復雜，且明顯增大了機艙-葉片-塔筒一體化耦合體系的結構響應，同時大幅降低了結構整體屈曲穩定和極限承載能力，主要結論可為此類風力機在臺風環境下的受力預測提供參考。

關鍵詞： 臺風；天氣研究與預報模型；計算流體力學；風力機；風致響應

中圖分類號：TK83 ；TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3175(2023)09-0020-05

Research on Wind-Induced Response of Large-Scale Wind

Turbines with the Consideration of Typhoon

YU Wen-lin, WANG Feng-hao, LIU Yang, ZHANG Yu, LU Hong-qian

（China Energy Engineering Group Jiangsu Power Design Institute Co., Ltd, Nanjing 211102, China）

Abstract: Typhoon field greatly affects the stress performance of wind turbines compared with normal wind field. To solve this problem,the medium-scale numerical Weather Research and Forecast (WRF) and small-scale Computational Fluid Dynamics (CFD) are employed to make numerical simulation of the typhoon Parrot. The paper, taking the 5 MW wind turbine in a wind farm as the research object, makes comparative analysis of wind-induced response, force stability and ultimate bearing capacity of the wind turbine coupling system under the conditions of typhoon field and normal wind field with the help of ANSYS software. According to the results, compared with normal wind field, typhoon makes three-dimensional aerodynamic force distribution pattern on the surface of the wind turbine more complicated, significantly increases the structural response of the engine room-blade-tower integrated coupling system, and greatly reduces the overall buckling stability and ultimate bearing capacity of the structure. The above conclusions can provide references for force prediction of this type of wind turbines under the environment of typhoon.

Key words: typhoon; weather research and forecast; computational fluid dynamics; wind turbine; wind-induced response

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