李 丽， 潘 扬， 胡丹梅

(1.国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心(电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室)，长沙 410129；2.上海电力学院 能源与机械工程学院，上海 200090)

近年来，由于风力机单机容量不断增大，风力机叶轮的扫风面积和工作高度也随之提高，导致作为支撑结构的塔筒规格不断增大，塔筒引起的塔影效应也更明显。塔影效应是指塔架对流场产生干扰，而流场将此干扰传递到风力机叶片上，导致风力机的气动特性发生变化。由于风力机塔架对空气有阻挡和排挤作用，使得其附近的流场发生变化，空气作用于叶片上的气动载荷发生剧烈波动，造成叶片的形变与其应力也会发生相应变化。

对于目前的兆瓦级大型风力机而言，塔影效应已经成为一个不可忽视的影响因素。研究表明，塔影效应使单个叶片载荷波动20%～40%,风轮载荷波动6%～12%[1]，说明塔架会对风力机组的运行产生影响，因此塔影效应具有一定的研究价值。

1968年，研究人员就提出了风力机塔影效应的概念[2]。进入21世纪后，随着风电产业的兴起，风电从业者开始认识到塔架对风力机的影响不可忽略。Das等[3]建立了关于塔影效应和分切效应的时域模型，用于计算塔架造成的风力机周期波动。Sescu等[4]利用商业CFD软件对塔影效应进行了仿真计算和分析。李少林等[5]在设计动态风力机模拟器时对塔影效应进行了模拟。

流固耦合是指流体与固体之间发生相互干涉，如果这种干涉既包括流体对固体的干涉，又包括固体对流体的干涉，则称为双向流固耦合。……