大型风力机全机风振响应和等效静力风荷载.pdf

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1、第48卷第4期Jou浙rnalof江Zhejia大ngUn学iversit学y(En报gine(er工ing学S版cie)nce)Vo1．48NO．q2014年4月ADr．2O14D()I：10．3785／j．issn．1008973X．2014．04．019大型风力机全机风振响应和等效静力风荷载柯世堂。，王同光，陈少林，葛耀君。(1．南京航空航天大学土木工程系，江苏南京210016；2．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；3．同济大学土木T程防灾国家重点实验室，上海200092)摘要：建立新一代超大功率风力机系统，考虑风轮离心力的“风轮机舱塔体基

2、础”一体化有限元模型，输入采_F}j基于谐波叠加法和叶素一动量理论计算的考虑风轮旋转、塔架风轮模态和气动相干效应的脉动风荷载；结合考虑结构背景、共振及耦合项的风振精细化计算方法，研究风力机塔一轮系统的风振响应、等效静力风荷载(ESWI)和动力放大系数的分布特性．结果表明：新一代大型风力机塔一轮系统的风振呈现多模态耦合、多振型响应和多目标等效3个显著特征，其中塔架中上部和风轮由共振响应主导，塔架底部背景和共振响应相当，背景和共振交叉项影响不能忽略．关键词：新一代风力机塔一轮系统；谐波叠加法；叶素一动量理论；风振响应；等效静力风荷载(ESWI)中图分类号：TK83；TU279文献标志码：A文

3、章编号：1008—973X(2014)04—686—07Wind—inducedresponsesandequivalentstaticwindloadoflargewindturbinesystemKEShi—tang，WANGTong—guang。，CHENShao—lin，GEYao—jun。DepartmentofCivilEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing21O016，China；JiangsuKeyLaboratory0，Hi—TechResearch／rWindTurbineDe

4、sign，NanjingUniversity0，AeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；3．StateKeyLaboratoryforDisasterReductioninCivilEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Theintegratedfiniteelementmodelconsistingoftherotor，thenacelle，thetowerandthebasisof5MWnewgenerationwindturbinesystemwas

5、established．Theharmonysuperpositionmethodandblade—elementmomentum(BEM)theorywereusedtocalculatethesimulationofwindloadsontower—rotorsystem，whichconsiderstherotationaleffect，tower—bladesmoda1andaerodynamicinteractioneffects．Thewindinducedresponses，equivalentstaticwindload(ESWI)anddynamicamplifiedc

6、oefficientsofwindturbinetower—rotorsystemwereanalyzedcombinedwiththecalculatingmethod，whichcouldconsiderthecoupledeffectbetweentheresonantmodes，andthecrosstermofresonantandbackgroundresponses．ResultsshowedthatthewindinducedresponsesandESWIwerecharacterizedwithcomplicatedwindloads，multimodebuffeti

7、ngresponses，andmultipleequivalentobjectivesforequivalentstaticwindloads．Theresonantcomponenthadmorecontributiontowind—inducedresponseandESWIinmiddleupperpartandwindrotors．Thebackgroundresponsesweresimilarwiththeresonan