当功率输出和能量产出受平均风速的长期变化影响时，风力机上非循环的载荷波动将由短期的风速波动、风扰动和阵风来决定。经常出现的风扰动极大地增加了材料疲劳，特别是风轮叶片的材料疲劳。因而，在疲劳强度设计中，必须考虑非常罕见的极限风速情形。就载荷而言，风的随机扰动呈现出非常严峻的载荷问题。
在载荷计算中，通常采用湍流谱模型，其假设风速在轴向为一维湍流波动。实际上，风速波动也有侧向分离，但数学模型处理二维比较困难，因此当处理风力机时，没有必要采用二维模型。
除高频率的波动外，可以观察到，偶尔有相当大的偏离平均风速值的风速，从几秒到几十秒，这些峰值被称为阵风。在风能技术中，将风速突然下降称为负阵风。
在风力机载荷假设中，假设理想化的阵风形式作为结构设计一定发生概率的载荷。相关的信息包括发生概率、时间长度和空间范围。
这些离散阵风在载荷计算中的重要性主要在于确定极限载荷。基于这一目的，必须充分了解阵风的特征属性。气象学研究至今还没有对此特殊问题给予太多的关注，以至于阵风特征、升高和降低的时间和空间范围等类似参数方面没有足够的数据可供使用。图7-13所示为理想的阵风形状，用于计算风力机载荷。
图7-13 理想化的阵风形状
定义阵风系数为阵风持续时间的函数，如图7-14所示。阵风系数也决定于平均风速水平。平均风速越高，期望阵风系数越低。阵风发生频率也被认为与平均风速和阵风系数有关，如图7-15所示。(www.xing528.com)
图7-16所示为风扰动对风力机单位动态载荷的效果。最初，风轮叶片的弯曲变形计算仅考虑了由剪切风塔架影响和类似参数引起的循环扰动影响，但忽略了湍流。从图7-16可以看出，若包括湍流谱，变形值几乎翻倍。
图7-14 与阵风持续时间相关的阵风系数
图7-15 与平均风速和发生频率相关的阵风系数因子
图7-16 叶片拍向的弯曲变形
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