二、冲击载荷产生的原因分析
(一)能量传递
由致动盘理论可以知道,正常发电过程中致动盘吸收风能使尾流速度降低,如图4所示,同时由动量定理可知,致动盘将尾流风速减小,因此致动盘将承受气动推力;而紧急停机过程中则相反,致动盘将释放出能量使风轮转速降低,同时风获得能量,使得尾流速度增加,此时致动盘使尾流的风速增加,因此致动盘将承受相反的推力。
容易知道,单位时间内致动盘所释放的能量越多,风获得的能量就越多,由动量定理致动盘所受向前的推力也越大。如图5所示为归一化处理后的塔底倾覆弯矩与风轮加速度的曲线。
可以明显的看出塔底倾覆弯矩的最小值发生在风轮减速速率最快的时刻。可以推测,冲击载荷是由风轮释放能量过快(主轴转速下降过快)引起。若通过某种手段限制风轮的加速度范围,将会改善叶跟和塔底的冲击载荷。
(二)气动特性
GHBladed是采用经典的叶素-动量理论并结合一定的修正方法进行气动载荷计算的。从原理可知,风轮的气动参数的Cp、Ct、Cm主要与桨距角、叶尖速比有关。
而通过GHBladed中PerformanceCoefficients功能,可以得到不同桨距角下的Cp、Ct、Cm与λ的曲线。可将其绘制成等高线图,如图6。