下击暴流对风力机尾流及转矩特性的影响研究

作     者：李德顺 尉正斌 郭涛 赵小荷 LI Deshun;YU Zhengbin;GUO Tao;ZHAO Xiaohe

作者机构：兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省风力机工程技术研究中心甘肃兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050 

出 版 物：《华中科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Huazhong University of Science and Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2021年第49卷第6期

页      面：68-73页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51766009) 甘肃省陇原青年创新创业人才项目 南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室开放课题 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室开放基金资助项目(Nos.szjj2019-027) 兰州理工大学红柳杰出青年人才资助计划项目 

主　　题：大涡模拟 致动线模型 下击暴流 风力机尾流 转矩 

摘      要：以美国国家可再生能源实验室(NREL) 5 MW机组为研究对象,采用大涡模拟结合致动线模型(LES-ALM)方法,分析下击暴流垂直风剪切条件下风力机尾流的速度特性、湍流特性及转矩特性.结果表明:相比于均匀来流和B类风场风剪切,下击暴流垂直风剪切条件下,风力机尾流轴向速度亏损最大,且尾流轴向恢复最慢,尾流非对称特性更明显;随着尾流向下游发展,三种来流工况下风力机尾流湍流强度的变化均为先增大后减小,且湍流强度最大值(在11D附近,D为风轮直径)均在10%-12%之间;在尾流湍流强度衰减过程中,下击暴流垂直风剪切条件下,风力机尾流湍流强度衰减更快;另外,与均匀来流和B类风场风剪切相比,下击暴流垂直风剪切条件下风力机低速轴转矩均值降低,但其标准差却明显增加,说明低速轴转矩波动幅度增加,进而引起风力机输出功率的波动增大,输出电能质量降低.