風(fēng)能作為可再生清潔能源,在能源發(fā)展結(jié)構(gòu)中的作用越來(lái)越重要。風(fēng)力機(jī)的尾流效應(yīng)增加下游風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)載荷、影響下游風(fēng)力機(jī)的發(fā)電效率。大氣穩(wěn)定性的變化導(dǎo)致風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等發(fā)生變化,從而影響風(fēng)場(chǎng)中風(fēng)力機(jī)的尾流特性。研究風(fēng)力機(jī)在不同穩(wěn)定度大氣下運(yùn)行的尾流特性對(duì)研究新型風(fēng)力機(jī)和合理利用風(fēng)資源有重要指導(dǎo)作用。本文采用開源軟件OpenFOAM,耦合大渦模擬與致動(dòng)線方法,結(jié)合大氣邊界層流動(dòng)理論,分別對(duì)均勻入流與不同穩(wěn)定度大氣邊界層中的單臺(tái)風(fēng)力機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析風(fēng)力機(jī)的尾流特性。（1）根據(jù)大氣邊界層中速度、位溫、熱通量等分布的不同,模擬生成不同穩(wěn)定度大氣邊界層,分析了大氣邊界層流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)及其風(fēng)速脈動(dòng)特性。結(jié)果表明,中性大氣下湍動(dòng)能與相干湍動(dòng)能達(dá)到的水平最大,總體的脈動(dòng)效應(yīng)大于穩(wěn)定大氣;低空急流改變了典型穩(wěn)定大氣的垂直風(fēng)剪切,湍流相干結(jié)構(gòu)不明顯,湍流的發(fā)展被抑制。（2）使用三種亞格子模型模擬了均勻入流條件下單臺(tái)風(fēng)力機(jī)在不同葉尖速比運(yùn)行時(shí),流場(chǎng)內(nèi)速度、湍流、渦結(jié)構(gòu)等的變化特征。模擬結(jié)果表明,對(duì)于所使用的三種亞格子模型,在不同葉尖速比下,能預(yù)測(cè)出相似的尾流效應(yīng),亞格子模型的選擇對(duì)尾流的模擬影響較小;ν

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

大型海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力機(jī)組尾流效應(yīng)

i1( )MM MM MMiij ij MMiDu L MDt x x T = (2.31得到：2S(C )LMDMMC = = 式中，LM 、MM 分別為統(tǒng)計(jì)量 LijMij、MijMij的 Lagrangian 加權(quán)平均，T 代表Lagrangian 平均的“記憶”時(shí)間尺度：1/8( )LM MMT = ，θ = 1.5。Meveneau 用時(shí)間平均法動(dòng)態(tài)確定渦粘系數(shù)，他以強(qiáng)迫均勻各向同性湍流算例研究用時(shí)間平均動(dòng)態(tài)確定渦粘系數(shù)的可行性，圖 2.4 表示過(guò)濾尺度為 Δ 與 2Δ的 Smagorinsky 模式系數(shù)的空間分布。由圖 2.4（a）可以看出系數(shù)震蕩劇烈，有負(fù)值，且不同過(guò)濾尺度的渦粘系數(shù)間的相關(guān)系數(shù)很�。s為 0.27）；但經(jīng)過(guò)時(shí)間平均后，兩種過(guò)濾尺度的渦粘系數(shù)在空間變化變緩，負(fù)值極少，在不同過(guò)濾尺度的渦粘系數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)增大（約為 0.6）。

各向同性湍流中兩種過(guò)濾尺度確定的模式系數(shù)之間的實(shí)驗(yàn)采用以下亞格子模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算：odel）、Lagrangian 動(dòng)力模型（Lagrangian dynamic mod流黏性，此時(shí)引起動(dòng)能耗散的唯一影響因素是數(shù)值agorinsky 模型與 Lagrangian 動(dòng)力模型的影響。以上sky model）、dyL（Lagrangian dynamic model）、N示方法中對(duì)渦沒有準(zhǔn)確的定義，渦結(jié)構(gòu)的顯示從渦的性的區(qū)域；渦核中心的壓力極小。速度梯度張量可二不變量的表達(dá)式為： 2 221 1Q = u u u = s

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]低空急流對(duì)水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的影響[D]. 羅頌.蘭州理工大學(xué) 2018
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本文編號(hào)：3583304