风力机叶片脉动风场的建模与仿真方法探讨

本文档深入探讨了风力机旋转叶片在脉动风场中的建模与数值仿真技术，针对2009年的研究成果。首先，文章分析了风力机风场模型与常规建筑风场模型之间的区别。风力机特有的特点是其叶片的转动，这导致叶片上风速模拟点的风速谱能量分布发生变化，特别倾向于风轮旋转频率及其倍频区域，这是由于叶片的旋转动态特性对风速波动有显著影响。 作者们基于标准von Karman气流模型和旋转采样谱模型，提出了创新的方法来建立风力机叶片的脉动风速谱功率矩阵。这个矩阵考虑了叶片运动对风速变化的复杂交互作用，使得风速模拟更加精确。通过这种矩阵，他们运用了谐波叠加法来模拟叶片上脉动风速的时间序列数据，这是一种数值模拟技术，能够有效地预测风力机在实际运行环境下的性能。 本文的关键点包括风力发电机组的设计、脉动风场模型在风力机中的应用、旋转采样谱的理论基础以及数值模拟在风力机性能评估中的重要性。风力机风场的脉动特性对于优化叶片设计、提高发电效率和确保设备稳定运行至关重要。 此外，文中还提到了研究的基金支持，即重庆市科技攻关计划重点项目，反映出研究工作背后的政策和资金支持对科学研究的推动作用。作者何玉林教授，作为重庆大学的教授和博士生导师，他的研究专长涵盖了风力发电机组设计技术和计算机图形学，这表明了该领域的交叉学科性质和对未来技术发展的影响。 这篇论文通过对风力机旋转叶片脉动风场的深入研究，提供了实用的数值模拟方法，不仅有助于提升风力发电系统的性能，也为风能利用的进一步优化提供了科学依据。