随着风电机组大型化趋势的发展,叶片长度也不断增加,叶片断裂事故时有发生。更有甚者,个别机组在并网风速远低于切除风速的情况下,投运不久就出现了叶片断裂。大型风电机组是一个复杂的流-固耦合系统,在自然风条件下运行时,作用在机组上的空气动力、自身惯性力和弹性力等交变载荷会使结构产生变形或振动,进而对来流产生影响。因此,在叶片结构设计时,不仅需要满足强度和刚度要求,还必须考虑叶片颤振问题。

叶片的气动性能关系到风电机组的载荷与发电量等诸多方面,因此,开展相关的研究就显得尤为重要。在实际运行过程中,影响叶片气动性能的因素很多,其中,叶尖涡即是一个关键的因素而且受到越来越多的关注。在近尾流区域,因叶尖涡而形成的诱导速度会对自身叶片的气动性能产生影响;在远尾流区域,叶尖涡的发展则会对下游风电机组产生气动干扰。随着关于叶尖涡研究的不断开展,有相当一部分研究通过PIV试验或数值模拟的方法分析了叶尖涡的形成与其涡流特性,并通过相应的控制方法抑制叶尖涡的发展。其中较为典型的为叶尖小翼和锯齿尾缘。

为保证风电机组的正常运行,需要对作为关键部件的风电叶片进行全尺寸结构测试。其中,疲劳测试在检验叶片疲劳强度、指导叶片结构设计方面尤为重要。目前,疲劳测试主要采用共振式激励,分为电机偏心质量块式和液压作动筒式1。双轴加载时叶片承受的载荷相比单轴加载更接近实际工况,同时可以缩短测试周期,因此,风电叶片双轴共振测试方案得到了广泛关注2。范治达等3提出一种基于电磁激振的双向疲劳加载系统,通过自适应算法解决双向疲劳加载中控制难度大、精度低的问题。