平台纵摇对漂浮式风电机组叶片气弹特性的影响研究.docx

平台纵摇对漂浮式风电机组叶片气弹特性的影响研究

摘要

漂浮式风电机组作为一种创新的风能发电装置，在深远海风电开发中展现出巨大潜力。然而，平台纵摇作为海上运行环境中的一个关键影响因素，对漂浮式风电机组叶片的气弹特性产生了显著影响。本研究通过实验模拟与数值分析相结合的方法，深入探讨了平台纵摇对漂浮式风电机组叶片气动性能和结构响应的具体影响。实验结果显示，随着平台纵摇幅值的增加，叶片的气动性能波动显著增强，平均功率增大而平均推力略有降低，同时叶片表面等效应力和叶尖变形也随之波动。这些变化在中内叶展区域尤为明显，显示出平台纵摇对叶片气弹特性的复杂影响机制。研究进一步揭示了平台纵摇通过改变叶片攻角和风速分布影响气动性能，以及通过产生额外弯曲和扭转变形增加叶片应力和疲劳损伤的机理。基于这些发现，本研究提出了一系列应对策略和技术优化建议，包括优化叶片气动设计、加强漂浮平台结构设计以及开发先进的控制系统和监测技术等，旨在提高漂浮式风电机组对平台纵摇的适应性和整体性能。

关键词：漂浮式风电机组；平台纵摇；叶片气弹特性；气动性能；结构响应；技术优化

ABSTRACT

Floatingwindturbines,asaninnovativewindpowergenerationdevice,haveshowngreatpotentialinthedevelopmentofoffshorewindpower.However,platformpitch,asakeyinfluencingfactorintheoffshoreoperatingenvironment,hasasignificantimpactontheaeroelasticcharacteristicsoffloatingwindturbineblades.Thisstudyexploresthespecificeffectsofplatformpitchontheaerodynamicperformanceandstructuralresponseoffloatingwindturbinebladesthroughacombinationofexperimentalsimulationandnumericalanalysis.Theexperimentalresultsshowthatwiththeincreaseofplatformpitchamplitude,theaerodynamicperformancefluctuationofthebladessignificantlyincreases,theaveragepowerincreaseswhiletheaveragethrustslightlydecreases.Atthesametime,theequivalentstressonthebladesurfaceandbladetipdeformationalsofluctuateaccordingly.Thesechangesareparticularlyevidentinthemiddleandinnerbladeexpansionregions,demonstratingthecompleximpactmechanismofplatformpitchonbladeaeroelasticcharacteristics.Thestudyfurtherrevealedthemechanismbywhichplatformpitchaffectsaerodynamicperformancebyalteringbladeangleofattackandwindspeeddistribution,aswellasincreasingbladestressandfatiguedamagebygeneratingadditionalbendingandtorsionaldeformation.Basedonthesefindings,thisstudyproposesaseriesofresponsestrategiesandtechnicaloptimizationsuggestions,includingoptimizingbladeaerodynamicdesign,