基于AR模型的海上风机脉动风速时程模拟
2022-06-21骆光杰朱洪泽
水力发电 2022年3期
骆光杰,朱洪泽,郭 健,苏 凯,3,4
(1.浙江华东工程咨询有限公司,浙江 杭州 310014;2.水资源与水电工程科学国家重点实验室(武汉大学),湖北 武汉 430072;3.武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北 武汉 430072;4.武汉大学海绵城市建设水系统湖北省重点实验室,湖北 武汉 430072)
0 引 言
近年来风电新能源行业不断发展,近海风机由于其具备占地少、噪音小,风资源丰富等优势[1]成为当前风电能源发展的首选。对于兆瓦级风机而言,由于结构高耸且柔性较大,同时,海上运行条件复杂多变,尤其以风荷载变化最为明显,对结构安全提出了严峻考验。无论采用叶素-动量定理[2]或简化伯努利方程[3]计算风机荷载,还是通过指数律风轮廓线计算塔筒风荷载[4-5],均需要首先获取结构风速变化情况。重大工程建设中,常采用风洞试验或现场实测等手段确定风荷载,但前者耗资巨大,并且结果不具普适性[6],后者存在布设困难,并难以获取整体风场分布情况。基于数值模拟方法,可利用较少数据快速获取大量代表性风速时程曲线,在风机结构设计和强度校核过程中,具备突出的作用和意义。相关数值模拟方法主要有线性滤波法、谐波叠加法、逆傅里叶变换法、小波分析法等[7],不同方法存在各自优缺点,但线性滤波法中自回归模型(Auto-regressive model, AR)拥有计算量小和速度快的特点,近年来在相关领域研究中使用较多。温鹏等[8]通过自回归算法对陆上风机进行风速模拟,同时利用模型残差平方和进行模型阶数判定;……
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