上海电力实业有限公司 ■ 刁晓伟

上海勘测设计研究院有限公司 ■ 林琳*

0 引言

如今，风电机组市场对超过5 MW的大型海上漂浮式风电机组的需求大幅增加。对于漂浮式风电机组来说，由于在风浪流的联合作用下，漂浮式基础的运动响应较大，因此海上漂浮式风电机组所处的空气动力环境要远复杂于陆地和海上固定式风电机组。由于现阶段对仿真模拟方法和荷载估算能力的研究有限，使海上漂浮式风电机组的空气动力学分析成为挑战。漂浮式风电机组基础的平移和旋转运动会引入额外的有效风，纵摇和纵荡运动将导致转子很难在轴向流下运行。此外，由于引入了有效的风切变，穿过风电机组的无效风速发生了改变。除有效风的方向和大小发生变化外，与漂浮式风电机组基础运动相关的额外自由度也将引入额外的不稳定的流动，这都限制了分析方法的使用。因此，判断叶素动量理论方法是否仍然可以准确预报漂浮式风电机组的空气动力特性非常有必要。

气动荷载的预测是风电机组系统设计与仿真的基础。目前，已有许多理论来模拟风电机组的行为。因为漂浮式风电机组试验的缺乏，这些理论方法被用来验证风电机组的设计。目前，主要有3种风电机组气动性能分析方法，分别是叶素动量理论(BEM)[1]方法、涡格法(VLM)[2]和计算流体动力学(CFD)方法[3]。

BEM方法是根据动量理论所编写的一个简单的工程模型，用来验证漂浮式风电机组稳定性和结构承受荷载能力，如Bladed、FAST等，都使用了此基本气动计算方法。……