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《第27届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)》2018年
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台风下考虑中-小尺度耦合的大型风力机气动力与结构响应研究

余文林  柯世堂  
【摘要】:与良态风相比,台风作用会显著改变大型风力机周围流场特性与表面气动力分布,进而影响风力机体系的综合受力性能。以南京航空航天大学自主研发的5MW水平轴风力机为研究对象,首先基于中尺度WRF模式获得台风"鹦鹉"风场信息,然后根据非线性最小二乘法原理拟合得到近地面风速剖面。同时设置与该台风风速剖面在B类地貌梯度高度处风速相同的良态风风速剖面,并将此台风和良态风风速剖面作为后续小尺度风场模拟的初始边界条件。在此基础上,采用CFD技术系统研究台风和良态风作用下风力机表面速度流线和风压模式等的分布特性。最后,结合有限元方法重点对两种荷载作用下风力机体系结构响应以及屈曲稳定性等进行定性和定量的对比分析。研究表明:与良态风相比,台风作用下风力机表面风速、迎风面正压、侧风面负压以及各结构响应均显著增大,屈曲稳定性明显降低。上述结论可为此类风力机在台风环境下的荷载预测提供参考。

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