發(fā)布時間：2021-12-18 01:20

　　實驗研究5×3對齊式排布的風電場湍流積分長度（Λ）的演變規(guī)律,主流向和展向機組間距分別為10倍和2.5倍風力機直徑（dT）。采用一維熱線測速儀獲得風電場不同位置的高分辨率流場數據。分析結果表明,Λ在水平面上呈近似對稱分布,而在豎直方向上由于受邊界層影響呈非對稱分布。受旋轉風力機的影響,Λ在風力機后方發(fā)生劇烈的衰減,而隨著外部流場大尺度湍流微團的不斷滲入,Λ隨下游距離的增加逐步恢復。特別地,從第3排風力機尾流開始,風電場流場基本呈現(xiàn)穩(wěn)定平衡狀態(tài),下游風力機前端位置的Λ約為整個風電場來流湍流積分長度的60%。在風電場上方約0.5 dT以上高度的流場結構受風電場影響較小。 

【文章來源】：太陽能學報. 2020,41(09)北大核心EICSCD

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

風洞試驗設置

無量綱化的湍流邊界層特性如圖2所示�？v坐標數值基于風力機輪轂高度zhub無量綱化，虛線即代表輪轂高度，圖2a和圖2b橫坐標基于輪轂高度的平均來流速度Uhub無量綱化，圖2c相對于轉輪直徑dT無量綱化。實驗的測量誤差主要來源于：1）風洞風速控制電機的轉速控制相對誤差在0.2%以內；2）皮托管校準而產生的相對誤差在0.1%以內；3）熱線測速儀精度為0.001 V，相對誤差在0.1%以內；4）環(huán)境溫度改變造成的相對誤差在0.2%以內；5）位移儀機械移動、測量點人工標定和風力機模型布置等共同造成的測量點位置相對誤差在1%以內。綜上，流場測量值的實際相對誤差小于2%。

圖3為水平和豎直平面無量綱平均流速分布圖。其中，圖3a對比了在第1、3和4排中心列風力機旋轉平面后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，流體對風力機做功后，速度在風輪后方區(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，外部流場高速流體逐漸滲入，并與低速尾流進行動量交換，促進尾流速度的恢復，在x/dT=9位置處，最大速度損失約為15%。注意到，在虛線之間的風輪輪廓內，相比于第1排風力機尾流，第3、4排近尾流場的速度損失相對更大，但是下游風力機尾流速度恢復速率更快，因此在遠流場上、下游風力機速度相差不大。下游風力機近尾流場速度損失較大歸因于下游風力機的來流受上游風力機尾流速度衰減影響，來流速度較�。欢谶h流場恢復較快，是由于上游風力機旋轉產生的附加湍流可促進下游風力機尾流和外部流場的動量交換。而在風輪輪廓外，第3、4排和第1排流速差異較大，尤其是圖2b所示的風電場上方，主要是因為受風電場內部邊界層所致[8]。上、下游風力機尾流場之間的這種差異會隨往風電場內部的深入而變小，在第3排之后，基本實現(xiàn)動態(tài)平衡。2.2 湍流強度分布特性

【參考文獻】：
期刊論文
[1]剪切來流條件下風力機尾流場特性實驗研究[J]. 劉惠文,鄭源,楊春霞,張玉全,付士鳳.  中國電機工程學報. 2018(23)
[2]水平軸風力機多機組陣列的數值模擬[J]. 張玲,鄒永,黃鵬杰.  太陽能學報. 2016(05)
[3]風機尾流的流場特性實驗研究[J]. 孫之駿,顧蘊松.  太陽能學報. 2015(10)
[4]基于大渦模擬的風力機尾流湍流特征的研究[J]. 侯亞麗,汪建文,王強,王鑫廳.  太陽能學報. 2015(08)
[5]從天氣尺度到風力機尺度大氣運動的動力模擬[J]. 李軍,宋曉萍,程雪玲,胡非,朱蓉.  太陽能學報. 2015(04)
[6]風力機尾流相互干擾的數值模擬[J]. 田琳琳,趙寧,鐘偉.  太陽能學報. 2012(08)



本文編號：3541339