周 胡，赵文超，万德成

(上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 海洋工程国家重点实验室 高新船舶与海洋开发装备协同创新中心，上海 200240)

在可再生能源领域中，风能的开发和利用技术是最为成熟也是最具大规模商业开发前景的，受到了世界各国的广泛关注。特别是最近几年海上风能发电的兴起，再一次掀起了研究和利用风能的热潮。风力机将风能转化为机械能，风资源的品质对风力机的功率、寿命和运行等起着重要影响。风力机的来流风由于受地球表面的影响，最显著的特征是在时间或空间上的分布不均。这种非均匀的来流风可以用风速廓线的形式予以量化表示。由于风速廓线引起的风切变效应的存在，叶片在旋转过程中将经历风速的周期性变化，导致风轮受到风力载荷的不均，这种不均会对风力机的使用寿命和运行安全产生深远影响。同时，在未来海上风电发展过程中，为了降低成本，叶轮直径会随着额定功率的增加而增加，风切变对风力机功率的影响将更为重要，必须在设计时引起注意。

随着计算机性能和计算方法的飞速提高和发展，使用计算流体力学理论数值模拟风力机空气动力学性能的方法日益受到了重视，数值的方法不仅能够准确预测风力机性能，还能够清楚地观察流场细节，深化对绕流场流动问题本质的理解。使用基于雷诺时均Navier－Stokes 方程求解风力机绕流场的研究已有很多［1－4］，但是使用数值方法模拟非均匀风或剪切风作用下风力机空气动力性能的工作还不是很多［5－6］，这也正是本文的立足点。……