實(shí)驗(yàn)研究5×3對(duì)齊式排布的風(fēng)電場(chǎng)湍流積分長(zhǎng)度（Λ）的演變規(guī)律,主流向和展向機(jī)組間距分別為10倍和2.5倍風(fēng)力機(jī)直徑（dT）。采用一維熱線測(cè)速儀獲得風(fēng)電場(chǎng)不同位置的高分辨率流場(chǎng)數(shù)據(jù)。分析結(jié)果表明,Λ在水平面上呈近似對(duì)稱(chēng)分布,而在豎直方向上由于受邊界層影響呈非對(duì)稱(chēng)分布。受旋轉(zhuǎn)風(fēng)力機(jī)的影響,Λ在風(fēng)力機(jī)后方發(fā)生劇烈的衰減,而隨著外部流場(chǎng)大尺度湍流微團(tuán)的不斷滲入,Λ隨下游距離的增加逐步恢復(fù)。特別地,從第3排風(fēng)力機(jī)尾流開(kāi)始,風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)基本呈現(xiàn)穩(wěn)定平衡狀態(tài),下游風(fēng)力機(jī)前端位置的Λ約為整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)來(lái)流湍流積分長(zhǎng)度的60%。在風(fēng)電場(chǎng)上方約0.5 dT以上高度的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)受風(fēng)電場(chǎng)影響較小。 

【文章來(lái)源】：太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2020,41(09)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)置

無(wú)量綱化的湍流邊界層特性如圖2所示�？v坐標(biāo)數(shù)值基于風(fēng)力機(jī)輪轂高度zhub無(wú)量綱化，虛線即代表輪轂高度，圖2a和圖2b橫坐標(biāo)基于輪轂高度的平均來(lái)流速度Uhub無(wú)量綱化，圖2c相對(duì)于轉(zhuǎn)輪直徑dT無(wú)量綱化。實(shí)驗(yàn)的測(cè)量誤差主要來(lái)源于：1）風(fēng)洞風(fēng)速控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制相對(duì)誤差在0.2%以?xún)?nèi)；2）皮托管校準(zhǔn)而產(chǎn)生的相對(duì)誤差在0.1%以?xún)?nèi)；3）熱線測(cè)速儀精度為0.001 V，相對(duì)誤差在0.1%以?xún)?nèi)；4）環(huán)境溫度改變?cè)斐傻南鄬?duì)誤差在0.2%以?xún)?nèi)；5）位移儀機(jī)械移動(dòng)、測(cè)量點(diǎn)人工標(biāo)定和風(fēng)力機(jī)模型布置等共同造成的測(cè)量點(diǎn)位置相對(duì)誤差在1%以?xún)?nèi)。綜上，流場(chǎng)測(cè)量值的實(shí)際相對(duì)誤差小于2%。

圖3為水平和豎直平面無(wú)量綱平均流速分布圖。其中，圖3a對(duì)比了在第1、3和4排中心列風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)平面后x/dT=1、9位置處平均流速水平面上的分布規(guī)律；圖3b為相應(yīng)位置在豎直平面上的分布（水平虛線代表葉尖位置）。可以看出，流體對(duì)風(fēng)力機(jī)做功后，速度在風(fēng)輪后方區(qū)域急劇衰減，尤其是在近尾流區(qū)（x/dT=1）輪轂中軸線附近，速度損失約為60%。隨著位置向下游以及展向移動(dòng)，外部流場(chǎng)高速流體逐漸滲入，并與低速尾流進(jìn)行動(dòng)量交換，促進(jìn)尾流速度的恢復(fù)，在x/dT=9位置處，最大速度損失約為15%。注意到，在虛線之間的風(fēng)輪輪廓內(nèi)，相比于第1排風(fēng)力機(jī)尾流，第3、4排近尾流場(chǎng)的速度損失相對(duì)更大，但是下游風(fēng)力機(jī)尾流速度恢復(fù)速率更快，因此在遠(yuǎn)流場(chǎng)上、下游風(fēng)力機(jī)速度相差不大。下游風(fēng)力機(jī)近尾流場(chǎng)速度損失較大歸因于下游風(fēng)力機(jī)的來(lái)流受上游風(fēng)力機(jī)尾流速度衰減影響，來(lái)流速度較��；而在遠(yuǎn)流場(chǎng)恢復(fù)較快，是由于上游風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的附加湍流可促進(jìn)下游風(fēng)力機(jī)尾流和外部流場(chǎng)的動(dòng)量交換。而在風(fēng)輪輪廓外，第3、4排和第1排流速差異較大，尤其是圖2b所示的風(fēng)電場(chǎng)上方，主要是因?yàn)槭茱L(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部邊界層所致[8]。上、下游風(fēng)力機(jī)尾流場(chǎng)之間的這種差異會(huì)隨往風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的深入而變小，在第3排之后，基本實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。2.2 湍流強(qiáng)度分布特性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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