水平軸風(fēng)力機(jī)的尾流特性研究.pdf

1、2015年全世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)繼續(xù)迅猛發(fā)展，新增裝機(jī)容量高達(dá)63690MW，再創(chuàng)歷史新高。而風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力機(jī)的集群化布置，使得風(fēng)力機(jī)的尾流特性研究再次成為當(dāng)今熱門課題。面對(duì)有限的土地資源，一臺(tái)風(fēng)力機(jī)往往運(yùn)行在其他機(jī)組的尾流中，而上游機(jī)組所引起的速度虧損和湍流強(qiáng)度的增加會(huì)增加下游風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)載荷，從而造成功率的損失以及使用壽命的縮短。所以開展風(fēng)力機(jī)尾流研究對(duì)風(fēng)能的汲取、周圍流場(chǎng)分析、載荷和氣動(dòng)性能的計(jì)算，以及風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力機(jī)組的合理布置都具有重要意

2、義。
　　本文采用有限體積的方法，通過(guò)求解N-S方程，在均勻來(lái)流條件下,對(duì)一臺(tái)兩葉片水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了不同葉尖速比時(shí)風(fēng)輪尾流區(qū)的3-D尾渦結(jié)構(gòu)、葉尖渦渦核軌跡、速度分布及其虧損與恢復(fù)、尾流邊界和湍流強(qiáng)度分布等。得到以下結(jié)論：
　　1）在近尾流區(qū)，葉尖渦對(duì)葉尖作負(fù)功，而且葉尖渦并不嚴(yán)格從葉尖處脫落，而是在靠近葉尖約96.5％R到99%R的區(qū)域。葉尖渦運(yùn)動(dòng)軌跡的螺距與λ成反比。λ越大，推力系數(shù)越大，葉尖渦徑向

3、膨脹半徑越大，葉根渦收縮越明顯。近尾流區(qū)的速度隨著葉片的通過(guò)以及尾渦的脫落呈現(xiàn)出周期性波動(dòng)，λ越大，軸向速度虧損越明顯，尾渦脫落引起的周向速度波動(dòng)的峰值越小，影響時(shí)間越長(zhǎng)。
　　2）氣流一流經(jīng)風(fēng)輪就出現(xiàn)了明顯的速度虧損，而且湍流強(qiáng)度急劇增大，并在葉尖渦脫落處達(dá)到峰值。在y/d=1處，軸向速度呈現(xiàn)出 W型分布，湍流強(qiáng)度呈倒W型分布。λ越大，速度虧損越大，葉尖對(duì)應(yīng)的湍流強(qiáng)度也越大。在y/d=2處，速度虧損及湍流強(qiáng)度均小幅度增大，軸向速