ГОСТ Р 54418.1-2023 (МЭК 61400-1:2019) Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 1. Технические требования

     7.5 Расчет нагрузок

Нагрузки, описанные в 7.3.1-7.3.4, должны быть рассмотрены для каждого РСН. В соответствующих случаях необходимо принять во внимание:

- возмущения поля скоростей ветра, вызванные работой самих ВЭУ (эффекты аэродинамического следа, "затенение" башней и т.д.);

- влияние пространственного потока на аэродинамические характеристики лопасти (например, трехмерный срыв потока и аэродинамические концевые потери);

- нестационарные аэродинамические процессы;

- динамику конструкции и ее собственные колебания;

- аэроупругие эффекты;

- особенности функционирования системы управления и защиты ВЭУ.

Для расчета нагрузок, действующих на элементы конструкции ВЭУ, обычно используется моделирование на основе подобной динамической модели. Некоторые варианты нагружения используют в качестве исходных данных о турбулентном воздействии ветра. Для таких вариантов полное количество данных, соответствующих продолжительности нагружения, должно быть достаточно большим, чтобы гарантировать статистическую надежность расчета нормативной нагрузки. Для расчета каждого среднего значения при минимальном количестве данных, удовлетворяющих этому условию, являются данные шести 10-минутных стохастических интервалов или данные за непрерывный 60-минутный период, при этом для моделирования используется скорость ветра, измеренная на высоте оси ветроколеса. Для каждого случая при данной скорости ветра в РСН 2.1, 2.2 и 5.1 должно быть выполнено не менее 12 испытаний.

Так как начальные условия, используемые при динамическом моделировании, обычно оказывают влияние на статистику нагружения в начале испытания, то данные, полученные в течение первых 5 с (или более, в случае необходимости), должны быть исключены из рассмотрения для любого интервала исходных данных при исследовании турбулентности.

Необходимо гарантировать, чтобы во время применения счета цикла временного ряда нагружения остатки от каждого временного ряда учитывались по полуциклам для оценки усталостного режима отказа. Кроме того, получение достаточного решения должна обеспечивать дискретизация диапазона нагрузок.

При использовании турбулентных ветров для динамического моделирования следует обращать внимание на разрешающую способность сетевой модели в отношении пространственного и временного разрешения.

Примечание - Относительно пространственного разрешения максимальное расстояние между примыкающими точками должно составлять менее 25% [формула (5)] и не более 15% диаметра ветроколеса. Подразумевается, что данное расстояние представляет собой расстояние по диагонали между точками в каждой ячейке сетки, определяемой четырьмя точками. В случае неравномерно распределенной сетки среднее значение над поверхностью ветроколеса между ячейками сетки может рассматриваться как представительное пространственное разрешение, но данное расстояние, как правило, уменьшается по направлению к кромке лопасти.

В тех случаях, когда местные нагрузки или напряжения в критических сечениях рассматриваемых элементов ВЭУ обусловлены совместным нагружением пространственной системы сил, для точного определения расчетных нагрузок допускается использовать временные ряды ортогональных нагрузок, полученные в результате моделирования. Когда такие ортогональные составляющие временных рядов используются для вычисления усталостных и предельных нагрузок, они объединяются с сохранением как направления, так и величины. Таким образом, прямой метод основан на получении достоверного напряжения как временной диаграммы нагружения. Затем этот единственный параметр используется в проектных расчетах экстремальных и усталостных нагрузок, что позволяет избежать расчетов комбинированных нагрузок.

Составляющие предельной нагрузки также допускается объединять традиционным методом при условии, что экстремальные величины составляющих нагрузки возникают одновременно. В случае, если преследуется эта опция, и минимальные, и максимальные значения составляющих должны применяться во всех возможных комбинациях во избежание возникновения неустойчивости.