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考虑台风影响的大型风力机风致响应特性研究

来源：电工电气发布时间：2023-10-17 15:17 浏览次数：281

考虑台风影响的大型风力机风致响应特性研究

余文林，王凤昊，刘洋，张宇，卢红前

(中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏南京 211102)

摘要：与良态风场相比，台风场会显著影响风力机受力性能。为解决此问题，采用中尺度 WRF 和小尺度 CFD 对“鹦鹉”台风进行精细化数值模拟。并以某风电场 5 MW 大型风力机为分析对象，合 ANSYS 软件重点对台风场和良态风场下风力机耦合体系风致响应、受力稳定性以及极限承载力等进行对比分析。研究结果表明：对比良态风场，台风作用使风力机表面三维气动力分布模式更加复杂，且明显增大了机舱-叶片-塔筒一体化耦合体系的结构响应，同时大幅降低了结构整体屈曲稳定和极限承载能力，主要结论可为此类风力机在台风环境下的受力预测提供参考。

关键词： 台风；天气研究与预报模型；计算流体力学；风力机；风致响应

中图分类号：TK83 ；TM614 文献标识码：A 文章编号：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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