随着当今社会科学技术的飞速发展,海上风电风电技术也发展到了一个新的高度。海上平均风速高,风速稳定,距电力中心距离近,对环境的影响小。中国的海上风能资源丰富,中国的大部分电力负荷中心集中在东部沿海地区。海上风电技术的发展可以有效缓解沿海地区的能源短缺,调整能源结构,改善气候变化。随着风力机技术的发展,现在的风力机功率更大,叶片的尺寸也随之加大。大型风力机是典型的风敏感柔性结构,风荷载是其结构设计的控制荷载。对大功率风力机来说,台风的影响不容忽视。我国东南沿海地区是台风灾害的重灾区。因此,对比分析研究大型风力机结构在台风和良态风作用下的气动性能有着重要的理论意义和实际工程价值。本文从从以下几个方面对台风下大型海上风力机气动性能进行了研究:(1)依据NREL 5MW海上风力机的设计参数建立了风力机叶片的数值模型,基于CFD方法对建立的模型的气动性能进行了数值模拟,将结果和NREL 5MW海上风力机模型的设计之进行对比,结果相差不大,验证了模型的有效性,为接下来进行进一步的研究打好基础。(2)研究了处于台风的复杂风向条件下,NREL 5MW风力机单叶片的气动性能响应;单叶片在台风作用下不同的停机姿态叶片结构所受荷载。得出了结论:桨矩角在0~180度范围内风载系数的变化规律与其在180度~360度范围内的变化规律具有显著的对称性。桨矩角在0~90度时,风载系数随角度的增加而逐渐增大,在90度时达到最大值,叶片风载系数达到一个极值桨矩角在90度~180度时,风载系数随角度的增大而逐渐减小,在180度时达到最小值。此外,叶片风载系数在270度桨矩角时所达到的另一个极值略小于90度桨矩角的极值,这主要是由于叶片各截面翼型上下表面不对称的原因。(3)研究了处于台风的极端风速条件下,NREL 5MW风力机典型停机故障情况下叶片的气动性能响应、典型变桨矩故障情况下叶片的气动性能响应。当变桨矩控制系统发生故障时,风力机承受荷载明显增加。当停机制动控制系统正常发挥作用时,风力机叶片结构受到的水平力减小。当停机制动控制系统出现故障,无法保证结构的安全性。