科创中国
台风作用下风力机极值响应高效评估方法
发布时间: 2023-10-18
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
著作权
行业领域：
新能源产业,风能产业
成果介绍
随着台风发生频率增加和风力机日益大型化，风力机抗台风性能逐渐成为制约风能发展的重要因素之一，台风风场的准确模拟是合理评估风力机气动载荷与动力响应的先决条件。既有研究多采用指数律描述台风风剖面，未能体现台风超梯度风特征且未考虑台风风场在不同区域（风眼、眼壁区和外围区）的特性差异。本成果考虑台风竖向对流作用，基于纳维-斯托克斯方程和质量守恒方程构建台风三维风速场，并实现台风风场内任意位置处的边界层全高度范围内平均风速的高效计算。基于谐波叠加法，耦合平均风场模型和台风不同区域的脉动风速谱模型，快速生成台风区域内多点脉动风速时程。利用叶素理论计算气动荷载，基于耦合多体动力学和模态叠加法的风力机动向响应计算，快速分析考虑偏航和变桨失效不利工况的风力机动力响应，高效准确求解台风下风力机的极值响应。
成果亮点
（1） 利用少量台风特征参数，高效计算台风多阶段、全高度的三维平均风速场；
（2） 考虑竖向对流作用构建台风风场模型，可再现显著的超梯度风现象，提高了台风风场的模拟精度。
（3） 耦合平均风模型与脉动风速谱模型，结合多体动力学和模态叠加法，利用统计外推方法，实现台风下风力机响应极值高效评估。
团队介绍
重庆大学风电研究团队依托重庆大学土木工程国家“双一流”建设学科和风工程及风资源利用重庆市重点实验室，由中国工程院院士周绪红教授、中国工程院外籍院士田村幸雄教授、长江学者国家杰青杨庆山教授、国家级青年人才黄国庆教授、王宇航教授、陈波教授等为科研骨干成员开展研究。实验室拥有直流式风洞实验室、HPC高性能集群计算系统等硬件设施，可开展大规模风能实验和模拟研究。在建大型回流式多功能风洞实验室可开展风、浪、流、龙卷风、下击暴流、冲刷等多灾害耦合作用下的风电结构试验。近年来，研究团队成员以第一完成人获得国家科技进步一等奖1项、二等奖1项，省部级科技进步一等奖5项，囊括了国际风工程三大奖项（风工程学会Davenport奖1人次、美国土木工程师学会Scanlan奖1人次、美国土木工程师学会Cermak奖2人次），发表SCI/EI论文800余篇，授权专利30余项，出版学术专著4部，主编规程规范6部。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”低碳能源技术产业科技服务团 (中国可再生能源学会) 评价时间：2023-11-23
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