基于MaPFlow-致動線模型的風力機氣動及尾流特性研究.pdf

1、隨著風能的廣泛利用，風力機以及風電場的大型化，對風電場功率輸出的準確預測越來越受到人們的關注，而風力機的氣動及尾流特性對風電場功率的輸出影響很大。本文通過數(shù)值計算，研究了風洞環(huán)境以及大氣邊界層條件下的風力機的氣動及尾流特性，探究了葉輪下游尾流速度耗散的變化情況，這些研究結果能夠起到預測風電場功率以及便于風電場的選址等功用。
　　致動線方法不需要模擬葉片實體，以體積力來代表葉片對流體的作用，同時也不需要對實體葉片表面復雜的邊界層進行

2、求解，因此使網格劃分變得簡單，減少了計算求解的時間。本文采用基于求解器 MaPFlow的致動線模型，首先對風洞環(huán)境下的MEXICO風力機的氣動特性進行了模擬，結果表明在低風速情況下模擬結果與實驗結果較為吻合，而在高風速情況下由于三維旋轉效應誤差相對較大，基本驗證了模型的準確性。
　　然后在風洞環(huán)境下，對于 MEXICO風力機的尾流速度特性采用致動線模型方法進行探究，采用的風速工況為10m/s、14.7m/s、24.12m/s，模擬

3、結果表明，在葉片展向方向上，軸向速度隨葉片半徑的增大而減小；在葉輪下游，尾流區(qū)存在速度虧損，風速越小、葉尖速比越大時，速度虧損現(xiàn)象越嚴重；隨著風速的增大，尾流擴散的效應逐漸減弱。最后對大氣邊界層條件下的風力機尾流特性同樣也使用了致動線模型進行了研究，研究結果表明尾流的影響一直持續(xù)到葉輪下游8倍直徑處，隨著與葉輪距離的增加，速度虧損逐漸減弱，因此通過合理的選擇風力機之間的距離可以減小風電場的功率損失。對致動線模型與實驗結果對比的誤差分析發(fā)