近些年,浮式风力机已经进入了小规模实尺度试验及商业运营阶段,然而对浮式风力机的试验及数值模拟研究还不够充分。文章结合荷兰海洋研究所(MARIN)海洋水池的风浪联合模型试验结果,将一种三立柱半潜型浮式风力机与固定式风力机的气动性能进行了对比研究。经模型试验研究发现在风力机的水池试验中,缩尺模型的推力系数较理想,但难以获得较好的能效系数;在相似试验条件下,相较于固定式风力机,浮式风力机叶轮受到的气动推力稍大。

在浮式风力机模型试验中,由于尺度效应的影响,浮式风力机模型叶片的推力不能达到弗汝德相似条件下的目标推力值,采用重新设计叶片的方式可以较好地满足模型试验的要求。文章以某6 MW海上浮式风力机模型试验为例,提出基于气动相似的模型叶片快速优化设计方法,并与前人提出的方法对比。计算结果表明:在额定工况下,文章提出的方法可有效降低78.18%的风力机推力计算次数,从而提高计算速度;在试验工况下,该方法设计的叶片与目标值的匹配情况优于模矢搜索法。研究结果可以为风力机模型叶片优化设计提供参考。