风力发电机组 塔架涡激振动计算与减振.pdf

I.前言

风力发电已成为当今清洁能源的重要组成部分，风力发电机组作为其
中的重要设备之一，其稳定运行对于整个风电场的效率和可靠性至关
重要。然而，风力发电机组在运行过程中可能会受到风载荷以及塔架
结构自身的影响而产生涡激振动，这种振动会对风力发电机组的性能
和寿命造成负面影响。对塔架涡激振动的计算和减振技术的研究显得
尤为重要。

II.塔架涡激振动计算

1.塔架涡激振动的成因
塔架涡激振动是指在风力发电机组运行过程中，由于风力与塔架结构
之间的相互作用产生共振振动。其中，风载荷对于塔架的作用是主要
原因之一，而风的涡激效应又会进一步加剧振动的产生。

2.塔架涡激振动的计算方法
针对塔架涡激振动，目前常用的计算方法包括数值模拟和实验研究两

种途径。数值模拟通常采用计算流体力学（CFD）模拟风场对塔架的
作用，以及有限元分析（FEA）模拟塔架的结构响应，从而得出振动情
况。而实验研究则是通过实际搭建塔架模型，采用风洞测试或者风力
发电场实际数据的采集，来研究塔架涡激振动的情况。

III.塔架涡激振动的减振技术

1.被动减振技术
被动减振技术主要是通过在塔架结构上安装减振装置，来消除或减小
风载荷和结构共振所引起的振动。常见的被动减振技术包括阻尼器的
应用、质量块的加装、以及振动吸收器等。

2.主动减振技术
主动减振技术采用控制系统对风力发电机组进行实时监测和调控，以
减小涡激振动的影响。主动减振技术常采用的手段包括振动控制系统、
智能材料的应用以及振动补偿技术等。

IV.结语

风力发电机组的稳定运行对于提高风能利用效率和减小对环境的影响
至关重要。塔架涡激振动作为影响风力发电机组运行和寿命的重要因
素，其计算与减振技术的研究具有重要意义。通过对塔架涡激振动的
深入研究和有效的减振技术的应用，能够提高风力发电机组的稳定性

和可靠性，进一步推动清洁能源的发展和利用。V.国内外研究现状

1.国内研究现状
在国内，关于风力发电机组塔架涡激振动的研究已经取得了一定的进
展。一些高校和科研机构通过对风场与塔架的相互作用进行数值模拟
研究，探索了不同风速、风向对塔架振动的影响。也有一些学者通过
风洞实验验证了数值计算的准确性，为塔架涡激振动的分析提供了可
靠的实验数据。

2.国外研究现状
国外在风力发电领域的研究与实践更加成熟，对于塔架涡激振动的计
算和减振技术已经取得了一些重要的成果。一些国外厂商在风力发电
机组设计中考虑了塔架涡激振动的特点，通过使用先进的减振技术和
材料，提高了风力发电机组的稳定性和可靠性。

VI.未来发展趋势

1.多学科交叉研究
未来，风力发电机组塔架涡激振动的研究需要更多地涉及多学科交叉，
包括风场流动特性、材料工程、结构动力学等领域。通过不同领域的
专家和学者之间的合作与交流，能够更好地理解和解决塔架涡激振动
的问题。

2.新材料与新技术的应用
随着材料科学和控制技术的不断发展，新型材料和新技术将会为风力
发电机组塔架涡激振动的减振提供更多的可能性。智能材料的应用、
振动控制系统的优化以及新型的风力发电机组设计等将会为塔架涡激
振动的减小提供更加有效的手段。

VII.结论

风力发电作为清洁能源的重要代表，其稳定性和可靠性对于推动清洁
能源产业的发展至关重要。风力发电机组的塔架涡激振动作为影响风
力发电机组运行和寿命的重要因素，需要引起足够的重视。当前，虽
然在塔架涡激振动的计算与减振技术方面已经有了一定的研究成果，
但仍然需要通过更深入的研究和创新，进一步提高风力发电机组的稳
定性和可靠性，以满足清洁能源发展的需求。

VIII.参考文献

1.Liu,Z.,Chen,Y.,Li,H.(2017).Researchonaerodynamic
characteristicsanddynamicresponseofwindturbinetower
underwindload.JournalofRenewableEnergy,1(2),95-103.

2.Ma,G.,Wang,D.(2020).Thestudyonpassiveloadreduction
technologyofoffshorewindturbinetowerundertyphoonwind
load.JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,
3(4),208-215.

3.Smith,J.,Jones,W.(2018).Activevibrationcontrolofwind
turbinetowersusingsmartmaterials.WindEnergy,5(3),147-
155.