浮式海上风力机叶片气动性能的三维流固耦合模拟与影响研究

本文主要探讨了浮式海上风力机叶片的气动性能及其与浮式平台运动性能之间的流固耦合关系。随着深水浮式海上风电场在全球的快速发展，研究这些因素对于确保风力机的稳定运行和优化叶片承受的气动载荷至关重要。作者采用了三维粘性不可压缩Navier-Stokes方程和重整化群k-ε(RNG)湍流模型来进行数值模拟，具体针对美国可再生能源实验室(NREL)5MW海上风力机的气动特性进行了模拟。通过与NREL的设计参考数据进行对比，结果表明所使用的数值模拟方法具有较高的准确性。 滑移网格技术在此研究中发挥了关键作用，它使得研究人员能够模拟风力机叶片在浮式平台典型周期性运动下的复杂非线性流固耦合现象。研究着重于浮式平台的不同运动幅值和周期对叶片气动性能的影响，并从物理机理的角度深入分析，这有助于理解这些动态条件下叶片如何适应和响应风力负荷。 本文的成果不仅有助于改进大型深水浮式海上风力机的气动性能分析，还能为浮式平台系统的运动性能设计提供科学依据，对于推动深水海上风电技术的发展具有实际应用价值。此外，研究还得到了国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金的共同资助，显示了学术界对此领域的重视和投入。 作者任年鑫等人作为博士讲师，他们的工作不仅体现了计算力学在风能领域的实际应用，也为未来的风力发电设备设计和工程实践提供了理论支持。这篇论文为理解和优化浮式海上风力机在深水环境中的运行性能提供了重要的科研贡献。