發(fā)布時間：2020-05-05 11:03

【摘要】：尾流效應(yīng)會對風(fēng)電場尾流區(qū)內(nèi)的風(fēng)輪及塔筒產(chǎn)生不利影響,其影響主要包括兩方面內(nèi)容:一方面是尾流區(qū)內(nèi)的風(fēng)速減小,出現(xiàn)速度虧損的現(xiàn)象,導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電效率降低。另一方面是尾流區(qū)內(nèi)的湍流度增加,對該區(qū)域內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的氣動特性和疲勞載荷產(chǎn)生影響,縮短風(fēng)電機(jī)組的使用壽命。尾流效應(yīng)在目前的風(fēng)電場尾流特性研究領(lǐng)域中既是熱點(diǎn)內(nèi)容,也是難點(diǎn)內(nèi)容。本文通過數(shù)值模擬方法對風(fēng)輪尾流的流場分布進(jìn)行研究�；谟嬎懔黧w動力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)的三維數(shù)值模擬理論,本文對額定功率工況下的單臺風(fēng)輪、兩臺并列風(fēng)輪進(jìn)行研究。采用有限體積法,通過求解不可壓縮雷諾平均N-S(Navier-Stokes)方程與不可壓縮RNG(Renormalization Group)k-?湍流運(yùn)輸方程,獲得了風(fēng)輪流場參數(shù)。結(jié)果表明:當(dāng)垂直于盛行風(fēng)上并列風(fēng)輪的安裝距離為4D(D為風(fēng)輪直徑)時,雖然并列風(fēng)輪功率及水平方向上的速度分布與單臺風(fēng)機(jī)的情況相差不明顯,但在豎直方向上的速度分布差異顯著。單臺風(fēng)輪下游各處的速度在水平方向上的分布和在豎直方向上的分布都表現(xiàn)出關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸近乎對稱的特性。而兩臺并列風(fēng)輪下游各處的速度受到風(fēng)輪間存在相互干擾,只是在水平方向上的分布表現(xiàn)出關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸近乎對稱的特性。在豎直方向上的分布不再表現(xiàn)出對稱的特性,速度分布曲線往+Z方向偏移。風(fēng)輪下游4D-8D范圍內(nèi),兩風(fēng)輪之間的相互干擾最為嚴(yán)重。風(fēng)輪尾流中的速度虧損總體呈減弱趨勢。采用串列布置,單臺風(fēng)輪下游風(fēng)機(jī)在盛行風(fēng)向上的安裝間距宜為10D。而兩臺并列風(fēng)輪較單臺風(fēng)輪尾流速度虧損恢復(fù)慢,因此下游風(fēng)機(jī)在盛行風(fēng)向上的適宜安裝間距增大至11D。塔影效應(yīng)會引發(fā)塔筒下游速度虧損,對下游風(fēng)機(jī)的發(fā)電量有一定的影響,因此在確定布置形式時需要考慮這一因素。
【圖文】：

圖 1. 1 2013 年-2017 年世界風(fēng)機(jī)總?cè)萘拷y(tǒng)計[4]（數(shù)據(jù)來源于 WWEA）Fig.1. 1 Statistics of total wind turbine capacity in the world from 2013 to 2017圖 1. 2 2013 年-2017 年中國風(fēng)機(jī)總?cè)萘拷y(tǒng)計[4]（數(shù)據(jù)來源于 WWEA）Fig.1. 2 Statistics of total wind turbine capacity in China from 2013 to 2017為支持風(fēng)能開發(fā)利用的推廣，國家也出臺了相關(guān)政策。例如，國家電網(wǎng)就在 2016年 3 月 11 日，發(fā)布了《國家電網(wǎng)公司促進(jìn)新能源發(fā)展白皮書》這一重要文件。

圖 1. 2 2013 年-2017 年中國風(fēng)機(jī)總?cè)萘拷y(tǒng)計[4]（數(shù)據(jù)來源于 WWEA）Fig.1. 2 Statistics of total wind turbine capacity in China from 2013 to 2017為支持風(fēng)能開發(fā)利用的推廣，國家也出臺了相關(guān)政策。例如，國家電網(wǎng)就在 2016年 3 月 11 日，發(fā)布了《國家電網(wǎng)公司促進(jìn)新能源發(fā)展白皮書》這一重要文件。由于新能源并網(wǎng)發(fā)電存在間歇性、隨機(jī)性等問題。為提高新能源的電力品質(zhì)，將西部的水電、風(fēng)電、太陽能、煤電等電網(wǎng)資源進(jìn)行互聯(lián)。擴(kuò)大清潔能源的開發(fā)布局，通過大規(guī)模輸送以實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。2020年，“西電東送”的規(guī)模將從目前的 110GW增加到 310GW[5]。1.1.2 研究意義風(fēng)力機(jī)是通過葉片將空氣中動能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，所獲得的機(jī)械能帶動發(fā)電機(jī)中的元件轉(zhuǎn)動，再通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。因此空氣在流過風(fēng)力機(jī)后會發(fā)生動能損失，這種能量會對風(fēng)機(jī)下游區(qū)域的流場造成顯著的影響，，該區(qū)域被稱為尾流區(qū)，如圖 1. 3 所示。圖 1. 4 為 2008 年飛行員在丹麥 Horns Frev 近海風(fēng)電場上空所拍攝的，我們可以清
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM614

【相似文獻(xiàn)】

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8 邵振州;劉永前;李莉;y嚲按

本文編號：2650031