[发明专利]一种综合气流因素下的海上风机的仿真方法及系统

权利要求书

1.一种综合气流因素下的海上风机的仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

基于时域风模型获取海上风机对应的各时刻的风矢量；

将所述风矢量、风载时间序列和风流形状变化的修正系数输入空气动力学模型中进行求解，得到风压分布的时间序列；

将所述风压分布的时间序列和海上风机转矩的时间序列输入结构动力学模型中进行求解，得到海上风机中风叶的形变量和所述形变量对应的风流形状变化的修正系数；

根据所述风叶的形变量和所述形变量对应的风流形状变化的修正系数进行迭代计算，确定海上风机的控制信号，然后基于所述控制信号对所述海上风机进行仿真。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述风矢量、风载时间序列和风流形状变化的修正系数输入空气动力学模型中进行求解，得到风压分布的时间序列，包括：

基于所述风矢量和所述风流形状变化的修正系数，并利用空气动力学BEM算法或空气动力学CFD算法进行计算，得到海上风机对应的扭矩；

利用风载时间序列将所述扭矩与所对应的风速时刻对应，得到所述海上风机对应的风压分布的时间序列。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述风叶的形变量和所述形变量对应的风流形状变化的修正系数进行迭代计算，确定海上风机的控制信号，包括：

步骤F1:利用响应时间序列对第k次计算的风叶的形变量进行处理，得到角加速度；

步骤F2:基于所述角加速度确定海上风机转矩的时间序列；

步骤F3:基于所述海上风机转矩的时间序列判断是否满足若是，进入步骤F4,否则，利用第k次迭代计算的所述形变量对应的风流形状变化的修正系数修正所述空气动力学模型，并生成风压分布的时间序列，然后将生成的风压分布的时间序列和海上风机转矩的时间序列输入所述结构动力学模型中进行求解，得到第k+1次迭代计算的海上风机中风叶的形变量和所述形变量对应的风流形状变化的修正系数，令k＝k+1，返回步骤F1；

式中，为第k次迭代i时刻的随机效应值，为第k-1次迭代i时刻的随机效应值，k为迭代次数，δ为给定的正小数。

步骤F4:将所述海上风机转矩的时间序列与海上风机的感应电机输出的电磁转矩进行对比，基于对比结果确定海上风机的控制信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海上风机的控制信号包括：

风机的启停信号、调向信号、调速信号、变桨信号和偏航信号。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时域风模型、空气动力学模型和所述结构动力学模型是基于流固耦合的边界条件进行求解的；

其中，所述时域风模型、空气动力学模型和所述结构动力学模型是采用一体化求解架构建立的。

6.一种综合气流因素下的海上风机的仿真系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块，用于基于时域风模型获取海上风机对应的各时刻的风矢量；

第一求解模块，用于将所述风矢量、风载时间序列和风流形状变化的修正系数输入空气动力学模型中进行求解，得到风压分布的时间序列；

第二求解模块，用于将所述风压分布的时间序列和海上风机转矩的时间序列输入结构动力学模型中进行求解，得到海上风机中风叶的形变量和所述形变量对应的风流形状变化的修正系数；

确定模块，用于根据所述风叶的形变量和所述形变量对应的风流形状变化的修正系数进行迭代计算，确定海上风机的控制信号，然后基于所述控制信号对所述海上风机进行仿真。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一求解模块，包括：

计算单元，用于基于所述风矢量和所述风流形状变化的修正系数，并利用空气动力学BEM算法或空气动力学CFD算法进行计算，得到海上风机对应的扭矩；

第一确定单元，用于利用风载时间序列将所述扭矩与所对应的风速时刻对应，得到所述海上风机对应的风压分布的时间序列。