叶片结构模型保真度对风力发电机组载荷分析和计算时间的影响

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气动伺服弹性分析是确定风力发电机组在认证标准规定的各种工况下载荷的必要手段。浮动参考框架（FRF）公式可用于模拟长型柔性风力发电机叶片的结构响应。增加FRF公式中的刚体数量会提高结构模型的保真度，但同时增加问题规模。然而，风力发电机组载荷分析是耦合的气动伺服弹性分析，计算成本不仅取决于结构模型的规模，还取决于气动求解器和求解器之间的迭代次数。本研究通过计算成本和风力发电机组响应（如叶片载荷、叶尖间隙、塔顶加速度）来调查不同保真度级别的性能。分析基于设计标准中定义的正常运行湍流入流工况下的气弹性仿真。采用两台10 MW参考风力发电机组进行研究。结果表明，随着刚体数量的增加，风力发电机组响应迅速接近最高保真度模型的结果。通过将矩阵求解器类型从稠密矩阵求解器改为稀疏矩阵求解器，几乎可以完全补偿因增加刚体而导致的计算成本增加。

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