基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟.pdf

第38卷第7期 同济大学学报(自然科学版) VoI．38No．7 T00iGJIlINIVERSITY(NA矾IIiAI．s(如髓IcE) 2010年7月 Ja瓜NAI．0F Jul．2010 文章编号：0253-374X(2010)07-0976-06 基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟 颓广零，季 杰 (同济大学建筑工程系，上海200092) 摘要：为了准确确定作用于桨叶和塔体的风荷载，研究了基 随机风场作用下结构的响应以及动力可靠度是 于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟问题．依据随机过 工程界普遍关心的问题．为了分析结构的时域风振 程的随机函数描述，提出了基于物理机制的旋转Fourier互 响应，需要通过风场模拟，生成具有结构所在场地风 谱，有效地考虑了桨叶旋转效应和桨叶上不同点风速之间的 荷载统计特性的样本函数．研究现有的风场模拟方 相关性．然后，对旋转Fourier谱(随机Fourier谱)作逆 Fourier变换，实现了桨叶(塔体)的风场模拟．最后，结合典型 析[5叫1等)，不难发现，这些方法都基于功率谱密度 的1．25MW三桨叶变桨距风力发电高塔系统，进行了纵向 函数．而在本厦上，功率谱密度函数(包括自谱和互 风速场数值仿真研究．算例表明，该算法可以准确地模拟给 定风环境的风力发电高塔系统脉动风速时程． 谱)是对平稳随机过程的数值特征描述，很难反映本 源随机过程的丰富概率信息，由此也导致了对结构 关键词：风力发电高塔系统；随机函数；物理机制；旋转 进行精细化随机振动反应分析的困难[7]．事实上，即 Fourier谱；风场模拟 使是平稳过程，仅依据数值特征解答也很难获得结 81 文献标识码：A 中图分类号：TK 构动力可靠度的精确解答．近期，李杰和张琳琳从随 机函数的角度出发研究随机过程，将脉动风速时程 WindFieldSimulationofWindTurbine Systems J娩 HEGuangling，u 数，提出了随机Fourier谱的概念，获得了随机 of University，Shanghai (DepartmentBuildingEngineering，Tongii Fourier幅值谱经验物理公式，从而探索了一条从物 200092，C枷na) 谱的基础上，贺广零和李杰针对风力发电高塔系统， ofthe Abstract：Inordertodetermineexactwindloads 提出了考虑桨叶旋转效应的旋转Fourier物理谱[9]． ofwindturbine bladesandthe幻wet，windfieldsimulation is ontherandomfunction systemsinvestigated．Based 在此基础上，笔者首先提出了基于物