王 磊，陈 柳，何玉林，刘 桦，金 鑫

（1.电子科技大学 能源科学与工程学院，成都 611731；2.重庆大学 机械学院，重庆 400044）

水平轴风力发电机系统作为具有强非线性流固耦合特性的周期时变动力学系统，其结构特征及其运动较为复杂。风在风力发电机组部件上产生的气动载荷与部件的变形之间相互作用，使风力发电机组系统具有气弹耦合现象，系统柔性增加使各部件之间的运动和受力相互耦合更加显著，解决这种柔性较大的系统的动力学问题，需要采用柔体动力学方法。近几年来，国内外许多学者对风力发电机组的动力学进行了研究：文献［1］利用有限元法研究了桨叶、耦合转子/机舱、塔筒系统的动力响应。文献［2］研究了风机气动性能和结构动力学特性，建立了桨叶半刚性模型。文献［3］根据Hamilton原理推导了10自由度梁单元离散桨叶的运动方程。文献［4］使用假设模态方法研究旋转运动柔性梁动力特性，并通过与有限元离散化方法比较发现高速运动的系统，需要增加模态数目来降低误差。

采用Kane方法［4-6］建立的风力机多刚体系统动力学模型，依据假设模态法进行离散化，并结合修正的BEM模型进行轴向诱导因子a过渡点修正，进行空气动力载荷计算气动力模型，建立风力发电机组整机系统动力学模型。以某2.5 MW风力发电机组为例，进行数值仿真计算，并对风力发电机组在随机风场下的动力学运动规律以及动力学特性进行分析。

1 风力机多刚体系统动力学模型

文中采用Kane方法建立风力机多刚体系统动力学模型。……