(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211181493.4 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 中国海洋大学 地址 266000 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 姜贞强　田哲　徐凯　刘福顺　 (74)专利代理 机构 北京中北知识产权代理有限 公司 11253 专利代理师 高艳艳 (51)Int.Cl. G06F 17/15(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/14(2006.01) (54)发明名称 一种海上风机多元相干效应风场载荷构建 方法 (57)摘要 本发明涉及海 上风场构建技术领域， 具体涉 及一种海上风机多元相干效应风场载荷构建方 法， 其包括以下步骤： 一、 检测海上风机的物理量 和海上风机所在风场的物理量； 二、 进行时空等 效； 三、 建立旋转叶片的频域旋转效应风谱； 四、 将海上风机所在风场的风场域划分为转动域、 静 止域和风浪作用域； 五、 进行等效变换， 建立等效 静态相干函数； 六、 构建互功率谱， 生成多元相干 效应联合功率谱矩阵； 七、 计算适应于海上风机 的风速幅值和相位参数； 八、 通过分段评估进一 步构建海上风机多元相干效应全域载荷， 本申请 具有能够结合复杂的海况来计算海上风机多元 相干效应风场载荷的效果。 权利要求书5页 说明书13页 CN 115510381 A 2022.12.23 CN 115510381 A 1.一种海上风机多元相干效应风场载荷构建方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 一、 检测海上风机的物理量和海上风机所在风场的物理量； 二、 通过泰勒冻结原理， 对海上风机 叶片上不同空间位置和不同时刻的风速点进行时 空等效； 三、 结合相关性原理与狄拉克函数的性质建立旋转叶片的频域旋转效应风谱； 四、 将海上风机所在风场的风场域划分为 转动域、 静止域和风浪作用域； 五、 基于叶片转动建立转动域动态相干性函数， 对转动坐标系下旋转风速与固定坐标 系下脉动风速进行等效变换， 建立海上风机叶片转动与塔架静止域的等效静态相干函数； 六、 通过风浪相干函数构建塔架静止与波浪作用域、 叶片转动与波浪作用域的互功率 谱， 结合旋转 域的互功率谱、 转动与静止域的互功率谱生成多元相干效应联合功率谱矩阵； 七、 使用改进平方根法对多元相干效应联合功率谱矩阵进行分解， 根据谐波叠加原理 重构多元相干效应风速和波高时程， 计算 适应于海上风机的风速幅值和相位 参数； 八、 通过分段评估进一步构建海上风机多元相干效应全域载荷， 海上风机多元相干效 应全域载荷包括旋转域空气动力载荷、 静止域风载荷以及波浪载荷， 求解获得海上风机多 元相干效应载荷。 2.根据权利要求1所述的一种 海上风机多元相干效应风场载荷构建方法， 其特征在于， 所述通过泰勒冻结原理， 对海上风机叶片上不同空间位置和不同时刻的风速点进 行时空等 效还包括： 当风速点i和j分别位于静止位置与转动位置时， 将静止位置风速点间的互相关函数与 脉动风互功 率谱构成傅里叶变换对， 旋转位置风速点间的互相关函数与旋转风互功 率谱构 成傅里叶变换对： 式中， 表示虚数单位， Rij( τ )和 分别表示静止点间和旋 转点间的互相关 函数， 和Sij(f)分别表示旋转和脉动风速互功率谱， Sij(f)可表示 为： 相关函数时空等效为 因此旋转效应风谱可表示 为：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115510381 A 2其中Sii(f)和Sjj(f)表示点i和j的脉动风自功率谱， Coh(i， j； f)是i和j之间的相干函 数， θij表示相位延迟参数。 3.根据权利要求2所述的一种 海上风机多元相干效应风场载荷构建方法， 其特征在于， 所述结合相关性原理与狄拉克函数的性质建立旋转叶片的频域旋转效应风谱 还包括： 选定f0作为叶片的转动频率， 则相干函数可以表示为展开系数An(i， j； f)和f0的表达 式， 即： 其中An(i， j； f)为相干函数的傅里叶展开系数， φ0表示叶片的分布角； 基于傅里叶展开系数， 旋转效应风谱可进一 步展开为： 设置狄拉克函数δ 为： 通过旋转效应风谱和狄拉克函数δ获得旋转效应风谱与转动效应模态、 源谱平移效应 和转动相位延迟的相关函数： 取相位延迟参数为0， 并令 则适配海上风机叶片的旋转效应自功率谱与互功 率谱表示 为： 通过变量变化 映射积分区间 为标准区间 tj∈[1,1]；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115510381 A 3