当?i定义为上述i=v，w,时，?i?局部长度由下式给出：
?i2Li??r,n??
LV??r,n??LW??r,n????yyLV?y/2???zLV?z? 22?y??z2222LW?y???zLW?z/2? 22?y??z这三个湍流分量被认为是彼此独立的。，尽管实际雷诺应力在接近地面时可能造成长度方向分量与垂直分量间产生一个小的相互关系，但这仍不失为一个合理的假设。
7.5.3 Kaimal模型
根据Kaimal模型，湍流的长度方向分量的自相关谱密度是：nSuu(n)?u2~4nu?~)5/3 (1?6.0nu~为无其中：Suu为风速变化的自相关频谱，n为变化频率，?u为风速变化的标准偏差，nu量纲频率参数由下式给出：
~?nL1 其中L?2.329xL，此处xL是湍流长度方向的长度值，U与前面提n1uuuU到的一样是平均风速。
与Kaimal模型一起使用了一个简单的相关模型。与7.5.1部分有相同的转速，得到的相关函数是：
?22??n??0.12? C??r,n??exp??8.8?r?????L??r,n???U????????? ??有三个分量的Kaimal模型在IEC标准1400-1 第2版[7.1] 中已经介绍了其兼容性。湍流尺度参数?1通过下面的关系式详细说明了湍流的特性：
xLu?8.1?1 ，xLv?2.7?1 ，xLw?0.66?1
nxLi~ni? i=u，v，w UnSii(n)~4ni?~2)5/3 (1?6.0ni?i2长度方向分量：
?22???n0.12???C??r,n??exp??H?r??????U??Lc??????? ??其中相关函数的衰减常数H=8.8，相关函数的比例因数Lc?3.5?1。标准并未定义其他两个分量的相关函数，所以用到下面的表述：
n??C??r,n??exp??H?r?
U??xKaimal模型的更进一步的选项在预期标准的第三版中已经加以介绍了，在那里参数Lu, xLv,xLw和 Lc可以取代详细说明的?1而单独定义，参数H也可以定义。
7.5.4三维湍流风场在仿真中的应用
当使用这些湍流风场进行风湍流仿真时要记住以下几点：
● 风域的长度Lwind必须足够仿真的开展。例如，Um/s 的平均风速下的时间的仿真，Lwind至少是UT+D米，其中D是湍流直径（万一湍流偏离于所期望的平均风向则需要一个最佳直径）。也可以选择允许风域在末端环绕，又从始端开始。
● 风域的宽和高必须能够涵盖整个风轮，即至少等于风轮的直径。其高度足够跨过风轮和
塔架。
● 在水平和垂直方向上选取的网格点数应该达到足够风轮平面风速变化的适当取样点数。
网格的点数空间一般为6-7m。风域产生的倍数是点数的4次幂增加的，所以尽量少用必需点以外的点是非常重要的。对于顺风向10Hz足够了。对于证明计算，确定指导方针应该从证明本身寻找。
● 如果一个仿真只用了一个湍流历史纪录的一部分，部分历史纪录的平均风速和 湍流强
度与全部历史纪录的不可能相同，因此既然假设使用整个历史纪录就不可能得到与仿真定义相匹配的平均风速和湍流强度。也要记住应用傅立业快速变换技术，顺风向点数必须是有效计算的二次幂。如果不是二次幂，则点数的顺风空间会自动减少。 ● 同一湍流特性的不同的历史记录可以通过改变随意数量的种子来得到。
● 7.4.3部分描述的半波或全波正弦风向瞬时值可以添加到湍流风域中。这是当只有长度方
向分量产生时使用湍流风域所要做的，以确保在整个仿真期间产生一定的偏航误差。使
用所有湍流的三个分量都应当给出更加现实的偏航误差的变化。
8波和浪的建模
对于海上风力发电机的选址，塔架所经受的疲劳载荷和极端载荷主要取决于塔架基础上的波和浪的运动。特别是疲劳载荷计算结合风和浪的负载计算是非常重要的以致于要结合空气动力学和水利学阻尼来减缓塔架的运动。
对于疲劳载荷计算，Bladed软件基于线形Airy理论作了一系列不规则的波。这些波的幅值和频率的内容由用户根据功率谱密度函数给出。可以是： ● JONSWAP/Pierson-Moskowitz函数标准，或 ● 用户定义函数
对于极端载荷计算，可以定义一个规则波的排列。波的运动用流函数理论计算。
8.1 塔架和基础模型
海上风力发电机大部分都被安装在浅海区，其水深在5米到25米之间。Bladed 软件假
设塔架以图8.1中所展示的单桩固定在海床上。塔架可以是全部浸入（图8.1 a）或者刚性基础之上的部分（图8.1b）。这两种情况都认为发电机的结构对于波来说是透明的，意味着塔架和基础相对波长来说是比较微小的。 图8.1 假定基础结构
对于海岸上的情况，假设塔架有一个圆形横截面并可以逐渐减小。基础移动和转动的硬度可以定义。
8.2 波谱
要生成一个疲劳载荷计算的不规则波列用户必须定义一个合适的波谱公式S??f?。这一函数是基于发电机被模拟的位置和主要的气象和海洋条件的。Bladed 允许用下面这两种方式中的一种来定义波谱：JONSWAP/Pierson-Moskowitz波谱或者用户定义频谱。
8.2.1 JONSWAP/Pierson-Moskowitz波谱
JONSWAP方程有几个不同的版本。此处所用的版本是基于Goda表达式[8.1]。
?5?4??????ff2S??f???2HsTp??exp??1.25?????
?f??f????p??p???Tp是谱峰周期，fp?1/Tp，Hs是大波浪高度，其中f 是波频率（单位Hz），?是JONSWAP
的峰态参数，?2?0.06240.1850.230?0.0336??1.9??
2??f???1????f?p??? ??exp?0.5?
????????????????
f?fp,??0.07f?fp,??0.09
Pierson-Moskowitz谱密度函数可用被认为是JONSWAP频谱在??1.0时的特殊情况：
?5?4??????ff2S??f??0.3123HsTp??exp??1.25???
?f??f????p??p???
