摘要：风场风况是影响风力机气动和结构特性的直接因素，进而影响功率输出、稳定性和控制策略。在三维风场建模的基础上，对5种不同风况下的风速及相干湍流风的时域变化进行了模拟。结合气动计算结果对各风况下的叶尖挥舞和摆振位移，叶根挥舞、摆振、变浆力矩进行了动力学响应仿真，得到其各自的动态响应。控制策略采用变桨、变风速控制，极限风况下采用定时顺桨控制。结果发现克赫波更适合极限风况的仿真，并且通过添加相干湍流到基础湍流上能模拟拟序结构。同时，研究表明相较于参考风速为额定风速，在切出风速下，叶尖位移同时体现为挥舞和摆振，且变化频率、剧烈程度都增加；叶根载荷中挥舞弯矩均值较小，但在短时间内波动跨度大，是风力机叶片产生疲劳的主要载荷。

关键词：风力机 动力学特性 相干湍流 极限风况 

单位：上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海理工大学 上海市杨浦区200093