基于 HHT 方法的非稳定工况风力机结构动态响应时频特性分析

摘要：

风速变化剧烈的湍流风场、开机启动、偏航以及紧急停机等典型非稳定运行工况均会增强风力机非线性气动弹性响应，时域和频域的结构动力学响应具有十分明显的非平稳特征。为此，基于湍流风谱和相干结构，建立了速度和方向均剧烈波动的湍流风，在气动－伺服－弹性仿真软件 FAST 中计算了风力机非稳定工况下的动力学特性，并与 GH Bladed 计算结果对比，验证了结果的有效性。使用 HHT 方法分析了塔架和叶片位移的时频特性，结果表明：开机启动阶段塔架和叶片位移均小幅振荡约40 s 后急剧增加，紧急停机均剧烈振荡约20 s 后恢复平稳，偏航导致塔尖侧向位移明显上升。塔架位移响应频率主要集中于一阶振动频率，偏航时幅值增大明显。风轮旋转频率为叶尖摆振的主要谐振动频率，叶片一阶摆振频率受到相干结构影响，紧急停机时由于负气动阻尼影响而使得幅值增大，叶片设计时应适当增大阻尼以减小气动阻尼迅速降低带来的振幅急速增加现象。

关键词：风力机、湍流风场、结构动力学、HHT 方法

所属期刊栏目：35

分类号：TK83(风能、风力机械)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51176129；51506126；上海市教育委员会科研创新重点项目13ZZ120；13YZ066；教育部高等学校博士学科点专项科研基金博导类项目20123120110008；上海市科委项目资助13DZ2260900；上海市研究生创新基金项目JWCXSL1402

在线出版日期：2016-12-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：22-28,62