水平軸風(fēng)力機尾流結(jié)構(gòu)及其對風(fēng)電場布局影響的研究.pdf

1、能源是國民經(jīng)濟重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類賴以生存的基本條件。國民經(jīng)濟發(fā)展的速度和人民生活水平的提高都有賴于提供能源的多少。由于傳統(tǒng)化石能源的逐步耗竭，而且隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，生態(tài)惡化的問題越來越突出。不僅覆蓋的范圍越來越廣，同時污染的程度越來越嚴重，開始逐漸從城市擴大到農(nóng)村。風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔，高效的可再生能源已受到越來越多的關(guān)注。為了保證每臺風(fēng)力機的功率不受到影響，風(fēng)電場中風(fēng)力機之間的間距應(yīng)該盡量的大，這樣就避免了風(fēng)力機之間尾流的相

2、互影響，使得每臺風(fēng)力機都運行在理想工況。但是這樣風(fēng)電場的面積將進一步加大，還增加了風(fēng)力機之間的電纜和并網(wǎng)線路的連接長度，使得經(jīng)濟成本大大提高。因此實際的風(fēng)場中往往適當(dāng)減小風(fēng)力機的間距。但這樣會使一些風(fēng)力機處于另一些風(fēng)力機的尾流中，使得下游風(fēng)力機的性能和效率受到影響，從而影響整個風(fēng)電場總的功率輸出。因此有必要對風(fēng)電場風(fēng)力機尾流之間的影響進行研究。
　　本課題的主要工作是對不同陣列形式的風(fēng)力機的尾流的相互影響進行研究，從而對目前的風(fēng)電

3、場排布提出改進和優(yōu)化。由于已有的實驗數(shù)據(jù)往往是針對單臺風(fēng)力機尾流場，而對多機陣列的實驗數(shù)據(jù)較少。因此本課題利用皮托管和風(fēng)速儀對多種風(fēng)力機陣列后的尾流場進行測量，然后通過CFD數(shù)值模擬對尾流場進行模擬驗證。通過對比實驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果得出定性的尾流場規(guī)律。其中主要的內(nèi)容和結(jié)論有:
　　(1)本文利用實驗和數(shù)值模擬對單臺風(fēng)力機尾流的速度場和壓力場進行分析。利用單臺風(fēng)力機的尾流數(shù)據(jù)對串列和錯列情況下的尾流場信息進行對比，可以得到不同風(fēng)

4、力機陣列情況下尾流相互影響的定性結(jié)論。結(jié)果表明:當(dāng)風(fēng)力機串列布置時，由于上風(fēng)向風(fēng)力機尾流的影響，下風(fēng)向的風(fēng)力機尾流的速度場和壓力場發(fā)生了明顯的降低，而且下風(fēng)向風(fēng)力機的功率也受到了影響。風(fēng)力機錯列布置時，下風(fēng)向的風(fēng)力機不僅受到同排風(fēng)力機尾流的影響，而且受到上風(fēng)向風(fēng)力機尾流的影響。
　　(2)利用致動盤模型對實際風(fēng)電場串列情況下的尾流場進行分析，可以發(fā)現(xiàn)利用恒定載荷的致動盤方法獲得的功率是小于風(fēng)電場的實際運行數(shù)據(jù)的。這主要是由于在恒定