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考虑风剪切的漂浮式风力机气动特性研究

摘要

本研究聚焦漂浮式风力机在风剪切条件下的气动特性，通过实验与数值模拟相结合的方法，系统分析了风剪切对叶片气动载荷、功率输出及平台运动响应的影响机制。研究发现，风剪切梯度的增加显著改变了叶片气动载荷的空间分布，导致叶根弯矩和扭矩的非对称性增强，进而引发功率输出的周期性波动。特别是在强风剪切条件下，漂浮式风力机的气动效率显著降低，叶片根部弯矩标准差较均匀风场条件提升约42%。通过构建高精度数值模拟模型与实验数据交叉验证，本研究揭示了风剪切与浮体运动之间的动态耦合效应，发现当剪切指数超过0.15时，平台垂荡运动与叶片载荷波动的相关系数达到0.72。针对上述问