[发明专利]下击暴流作用下风力机叶片荷载的确定方法

说明书

本发明实施例提供一种下击暴流作用下风力机叶片荷载的确定方法，所述方法包括：建立下击暴流风场模型；获取风力机叶片的结构数据，根据结构数据建立风力机叶片对应的结构模型，并将结构模型根据风力机叶片的位置信息加入风场模型；将风场模型划分成不同形式的网格；获取风场模型的边缘网格风速和风场模型的壁面边界类型，根据边缘网格风速、壁面边界类型和网格的划分情况计算得到风场模型中各个网格的风速数据，获取结构模型的风速数据；建立风场模型中结构模型的受力坐标系，通过受力坐标系和结构模型的风速数据计算结构模型的受力。采用本方法能够提供了一种能够计算下击暴流对风力机叶片荷载的方法，进而防止下击暴流造成对风力机造成损坏。

技术领域

本发明涉及风力分析技术领域，尤其涉及一种下击暴流作用下风力机叶片荷载的确定方法。

背景技术

下击暴流作为雷暴强风的一种产生形式，下击暴流是能够在地面或近地面附近区域引起灾害性强风。下击暴流的形成机理，是太阳对空气的加热不均产生空气的对流运动，高空位置就会聚集较多浮力较强的暖湿气流，随着高度的增加，暖湿气流遇冷逐渐液化，其上升过程停止，此时遇冷液化后的空气由于自身密度变大便开始向地面加速下沉，当与近地面发生冲击并开始向四周扩散时，就形成了下击暴流。

近年来相关学者已经进行包括大气边界层风、台风、龙卷风对风力机叶片以及塔架抗风的相关研究，对于风力机的抗风研究主要集中在大气边界层风场与台风风场中，对于风力发电机组风轮叶片标准中尚未包含针对下击暴流的相关设计要求，风力发电机一旦遭遇下击暴流，将会造成巨大的安全隐患和财产损失，所以，风力发电机针对下击暴流的荷载研究是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种下击暴流作用下风力机叶片荷载的确定方法。

本发明实施例提供一种下击暴流作用下风力机叶片荷载的确定方法，包括：

获取下击暴流的相关数据，通过所述相关数据建立所述下击暴流对应的圆柱形风场模型；

获取风力机叶片的结构数据，根据所述结构数据建立所述风力机叶片对应的结构模型，并将所述结构模型根据所述风力机叶片的位置信息加入所述风场模型；

通过预设的网格划分方法将所述风场模型划分成不同形式的网格；

获取所述风场模型的边缘网格风速和所述风场模型的壁面边界类型，根据所述边缘网格风速、壁面边界类型和所述网格的划分情况通过预设的计算方法得到所述风场模型中各个网格的风速数据，根据所述风速数据获取所述结构模型的风速数据；

建立所述风场模型中所述结构模型的受力坐标系，通过所述受力坐标系和所述结构模型的风速数据计算所述结构模型的受力。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

获取所述风力机叶片的位置信息，选取所述圆柱形风场模型的1/4，得到计算域模型，并同时满足所述位置信息在所述计算域模型中。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

根据所述风场模型地区的气象数据获取所述边缘网格风速，根据所述风场模型地区的地势信息获取所述壁面边界类型。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

从所述风场模型的边缘网格开始，向所述风场模型的中心方向，通过边缘网格风速、壁面边界类型，依次计算每个网格的风速数据，直至得到所述风场模型中各个网格的风速数据。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

根据所述风速数据获取所述结构模型在所述受力坐标系三个方向上的风速分量；

获取预设的力矩系数计算公式，通过所述风速分量和所述力矩系数计算公式计算得到三个方向上的力矩系数分量；