風力機葉片作為捕獲風能的主要部件,其運行時所受的載荷特性關(guān)系到風力機的效率和疲勞壽命。受到風力機尾流效應的影響,下游風力機的發(fā)電效率降低,葉根疲勞載荷增加,增加了風電場的運行成本。為了提高實際風電場內(nèi)風力機集群的效率,降低風力機運行過程中的疲勞載荷,需要對風力機在風電場內(nèi)的布局形式進行優(yōu)化。開展中性大氣邊界層中串列布機大氣湍流的變化對風力機氣動性能的影響研究,可以為風電場的微觀選址提供理論依據(jù),具有重要的應用價值。本文以33kW的水平軸兩葉片風力發(fā)電機組為研究對象,基于大渦模擬（LES）和致動線模型（ALM）耦合的方法,對中性大氣邊界層中不同間距的串列布機開展了數(shù)值模擬,分析了風力機葉片在中性大氣邊界層中的載荷響應及其與大氣湍流的相關(guān)性。（1）通過分析上、下游風力機前后的速度和湍流強度以及各監(jiān)測點雷諾應力分量的功率譜,研究了不同間距下串列風力機對中性大氣湍流的作用。當上、下游風力機相距5D、7D、9D時,下游風力機風輪中心前1D的速度虧損分別為22.24%、7.20%和2.54%,湍流強度分別為16.13%、13.58%和10.02%,隨風力機間距的增大逐漸恢復;經(jīng)過風輪的擾動后,尾流... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

xu方向時均速度與脈動速度示意圖

的攜帶的湍動能也越低。從下游風力機后 1D 的湍流強度也可以看出隨著間距的增大，流過風輪平面后的湍流強度也越小，因此其攜帶的湍動能與周圍湍流的差異就越小，也就是說隨著上、下游風力機間距的增大，下游風力機風輪后的湍流結(jié)構(gòu)與周圍大氣湍流動能的交換效率會越低。3.2.3 上、下游風力機對大氣湍流渦結(jié)構(gòu)的影響如圖 3.13 所示為上、下游風力機各監(jiān)測點位置的示意圖。其中 B 點為上游風力機風輪平面的中心點，A 點處于上游風力機風輪中心前距風輪中心 1 倍風輪直徑的位置，C 點處于上游風力機風輪中心后距風輪中心 1 倍風輪直徑的位置，E點為上游風力機風輪平面最右側(cè)的點，D 點與 F 點的連線平行于風力機軸線且經(jīng)過 E 點，其中 D 點處于風力機前 1 倍風輪直徑處，F(xiàn) 點處于風力機后 1 倍風輪直徑處；而 A’/A’’/A’’’，B’/B’’/B’’’，C’/C’’/C’’’,D’/D’’/D’’’,E’/E’’/E’’’，F(xiàn)’/F’’/F’’’則分別為上、下游風力機相距 5D、7D、9D 時下游風力機與上游風力機 A、B、C、D、E、F 點位置相對應的監(jiān)測點。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]風力機尾流相互干擾的數(shù)值模擬[J]. 田琳琳,趙寧,鐘偉.  太陽能學報. 2012(08)
[2]大型風電場風機最優(yōu)布置規(guī)律研究[J]. 王豐,劉德有,曾利華,陳守倫,陳星鶯.  河海大學學報(自然科學版). 2010(04)
[3]水平軸風力機尾跡流場PIV實驗研究[J]. 胡丹梅,田杰,杜朝輝.  太陽能學報. 2007(02)

博士論文
[1]綜合Lagrangian動力大渦模擬與致動線法的風力機尾流數(shù)值模擬研究[D]. 鐘宏民.電子科技大學 2015
[2]風力機葉片非定常氣動特性的研究[D]. 劉磊.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2012

碩士論文
[1]中性大氣邊界層中風力機與湍流的相互作用[D]. 胡進森.蘭州理工大學 2018
[2]中性大氣邊界層中水平軸風力機尾流特性研究[D]. 郭濤.蘭州理工大學 2018
[3]大氣穩(wěn)定度對風資源特性的影響研究[D]. 馬曉梅.華北電力大學(北京) 2016



本文編號：3145451