检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于致动盘模型的风电场流场模拟

基于致动盘模型的风电场流场模拟

作者：李方敏华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

尾流效应会导致机组后方流场出现风速减小、湍流度增大现象,造成后方风电机组发电量的减小及疲劳载荷的增大,最终影响到风电场的经济效益,因此针对尾流效应进行深入研究具有实际意义。计算流体力学方法(C omputational Fluid Dynamics,C... 详细信息

尾流效应会导致机组后方流场出现风速减小、湍流度增大现象,造成后方风电机组发电量的减小及疲劳载荷的增大,最终影响到风电场的经济效益,因此针对尾流效应进行深入研究具有实际意义。计算流体力学方法(C omputational Fluid Dynamics,CFD)是进行风电机组尾流场数值模拟的重要手段,对于整机模型而言网格划分困难,所需计算资源较大,难以实现风电机组群或风电场的流场模拟研究,而致动模型结构简单且能够满足一定的计算精度,可用于风电机组群及风电场的流场模拟。针对该问题,应用致动盘模型对单台风电机组及风电场流场数值模拟进行了研究。首先,通过引入体积力源项的方式建立了单台风电机组的致动盘模型,并与风洞试验数据进行了对比;然后,进行了不同大气稳定度下风电场流场数值模拟研究,并与机组同期功率数据进行对比,验证了致动盘模型的有效性。主要内容及结论如下:(1)单台风电机组尾流场数值模拟研究建立了单台风电机组的致动盘结构化网格数值模型,采用定常雷诺时均(RANS)模拟方法,通过添加体积力源项的方法模拟风轮在流场中的作用,通过对比风轮下游不同距离处模拟结果与风洞试验数据、Jensen尾流模型计算结果,可知致动盘模型能够较为准确地反映对风电机组远尾流区速度场分布。(2)风电场流场数值模拟研究基于西北某地区风电场的激光雷达测风数据及机组运行数据,建立了考虑大气稳定度的风电场中多台机组的的致动盘物理模型。利用DBSCAN算法筛选得到正常出力状态的风电机组点位,进行不同大气稳定度条件下的致动盘模型的模拟,并将所得功率数据与实际输出功率以及应用Jensen 尾流模型、Larsen尾流模型、Ishihara尾流模型所得功率进行对比,验证了致动盘模型计算的有效性。

关键词：尾流效应致动盘模型风电场数值模拟

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于改进致动盘模型的风力机尾流特性研究

基于改进致动盘模型的风力机尾流特性研究

作者：马国林兰州理工大学

学位级别：硕士

随着我国风电事业的快速发展,大规模风电场内流场的精确评估对于风电场的开发非常重要。在风力机尾流研究的诸多方法中,致动盘模型结合两方程湍流模型的方法由于占用计算资源少,计算结果相对准确,有着很大的优势。但由于致动盘模型对风... 详细信息

随着我国风电事业的快速发展,大规模风电场内流场的精确评估对于风电场的开发非常重要。在风力机尾流研究的诸多方法中,致动盘模型结合两方程湍流模型的方法由于占用计算资源少,计算结果相对准确,有着很大的优势。但由于致动盘模型对风力机做了诸多简化,两方程湍流模型也无法准确的重现真实风力机尾流的演化,所以这种方法还需要从多方面进行改进,以提高对风力机尾流评估的准确性。本文基于两方程湍流模型（标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型）研究了湍流动能衰减规律及相应的控制方法,基于标准k-ε模型研究了平衡大气边界层保持性改善方法,试图通过改进湍流模型、风轮体积力分布、机舱和塔筒的简化处理方式等提高致动盘模型在风力机尾流预测方面的精度,为研究风电场内流场及机组布局提供参考。以下是本文的主要内容:（1）通过理论推导和数值模拟,研究了两方程湍流模型（标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型）在计算均匀流、剪切流和中性大气时的湍流动能衰减规律。从湍流模型封闭系数的确定过程、输运方程扩散项的影响因素、入口湍流变量和计算域网格尺度等方面分析了标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型在计算均匀来流时湍流动能的衰减规律及其本质物理区别;分析了在剪切流中湍流模型、入口湍流强度和湍流粘性比、来流速度梯度和输运方程扩散项对湍流变量衰减的影响规律,并与均匀流中的数值模拟结果进行对比;分析了中性大气条件下不同顶部边界条件对湍流动能衰减的影响。结果表明,在这三种来流条件下均存在不同程度的湍流动能衰减现象,且与以上因素有关,但可以通过选择合适的湍流模型、入口湍流变量和顶部边界条件降低下游的湍动能衰减程度。（2）研究了均匀流中湍流动能衰减的五种控制方法。提出了四种通过在两方程湍流模型输运方程右侧添加源项以控制均匀流中湍流动能衰减的方法,并研究了湍流模型封闭系数的两种确定过程对湍流动能衰减的影响。四种添加的源项分别是在标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型的k方程和ε（ω）方程右侧添加可调节的保持项、可调节的自适应保持项、可调节的耗散项调整项和可调节的耗散项修正补充项。湍流模型封闭系数确定的第一种方法是通过湍动能的生成与耗散的守恒关系及大气边界层中的实验值确定,第二种方法是通过自由剪切流扩散速率的经验值确定。结果表明,可以通过调整相应源项系数或者湍流模型封闭系数实现对下游位置湍流动能衰减水平的有效控制。（3）讨论了致动盘模型改进前的几个问题。首先对文中用到的网格进行了无关性验证,然后采用基础致动盘模型结合标准k-ε湍流模型的方法研究了致动盘模型改进前的几个问题:致动盘的厚度或者盘内的网格层数对数值模拟结果精确性和稳定性的影响;网格辨识的修正方法,包括修正体积力源项、优化网格划分方法和两者结合的方法;风轮体积力源项的添加方式的影响,在前人的基础上推导了7种体积力添加方法,最终确定了3种较为合适的;粗糙度高度、粗糙度长度、粗糙度系数、壁面函数和壁面首层网格高度等在致动盘模型应用过程中的影响;对比分析了三种入口湍流参数计算方法在致动盘模型预测风力机尾流方面的影响;研究了5种平衡大气边界层保持性改善方法及其相应组合方式的效果,分析了其对风力机尾流预测结果的影响。结果表明,以上问题的研究可以提高致动盘模型计算过程中的稳定性和准确性。（4）从机舱和塔筒的简化处理、风轮体积力分布和湍流模型改进三个方面研究了致动盘模型的改进方法及其效果。研究了机舱和塔筒及其形状、机舱和塔筒的体积力添加方法、机舱和塔筒的体积力分布方式对致动盘模型计算结果的影响;提出了一种基于轴向诱导因子和周向诱导因子的考虑旋转的风轮体积力分布方式,并与其它体积力分布函数进行了对比;结合湍流动能衰减控制方法、平衡大气边界层保持性改善方法、湍动能的耗散源项和生成源项研究了均匀来流和剪切来流下与致动盘模型结合的两方程湍流模型的改进方法。结果表明,文中提出的风轮和机舱体积力的分布方式可以提高数值模拟的准确性,将湍流动能衰减控制方法和平衡大气边界层保持性改善方法与其他湍流模型改进方法结合后,可以提高致动盘模型对尾流预测的准确性。

关键词：风力机尾流致动盘模型湍流动能衰减平衡大气边界层数值模拟

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

风电机组双高斯分布致动盘模型研究

风机技术 2024年第3期66卷 80-85页

作者：吴雨露王坤宁孟航李莉华北电力大学新能源学院

准确高效的风电机组尾流模拟对风电场开发设计和优化运行至关重要,CFD方法与简化风轮的致动盘模型相结合是目前工程中常用的尾流数值模拟方法。针对传统的非均匀分布致动盘模型在近尾流区模拟精度不足的问题,提出双高斯分布致动盘模型... 详细信息

准确高效的风电机组尾流模拟对风电场开发设计和优化运行至关重要,CFD方法与简化风轮的致动盘模型相结合是目前工程中常用的尾流数值模拟方法。针对传统的非均匀分布致动盘模型在近尾流区模拟精度不足的问题,提出双高斯分布致动盘模型。该模型考虑了叶片受力特性和尾流分布特征,使体积力在致动盘面上沿径向呈双高斯曲线分布。以风洞实验和风电场实测数据为例进行流场数值模拟。结果表明:双高斯分布致动盘模型适用于推力系数较高的大型风电机组,整体尾流速度模拟精度较高,可准确模拟出尾流半径沿流向的变化,在近尾流区显著改善了传统非均匀致动盘模型低估速度损失的问题。

关键词：尾流效应致动盘模型双高斯分布

维普期刊数据库博看期刊

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于致动盘模型的单台风电机组尾流流场模拟

分布式能源 2018年第3期3卷 10-14页

作者：褚景春袁凌李方敏李莉国电联合动力技术有限公司北京海淀100039 华北电力大学可再生能源学院北京昌平102206

空气流经风轮后在风电机组后方形成尾流,尾流对下游机组的出力以及疲劳载荷产生显著影响。随着机组单机容量的增大以及风电场建设规模的增加,深入研究尾流的特点和规律具有重要的现实意义。而用于尾流模拟的常规计算流体力学(computatio... 详细信息

空气流经风轮后在风电机组后方形成尾流,尾流对下游机组的出力以及疲劳载荷产生显著影响。随着机组单机容量的增大以及风电场建设规模的增加,深入研究尾流的特点和规律具有重要的现实意义。而用于尾流模拟的常规计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法耗时巨大,为简化模拟过程,结合致动盘模型提出了一种单台风电机组尾流场数值模拟模型,通过添加体积力源项的方法模拟风轮在流场中的作用,利用商业软件Fluent计算得到风轮后不同位置处的速度分布,并与风洞实测数据及Jensen尾流模型的预测结果进行对比分析,结果表明致动盘模型能够较好地捕捉尾流区的流场特性,尤其是较准确地反映机组远尾流区域的流场信息。

关键词：风电机组尾流效应致动盘模型计算流体力学体积力源项

基于改进致动盘和拓展k-ε湍流模型的风力机尾流数值研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国电机工程学报 2015年第8期35卷 1954-1961页

作者：许昌韩星星王欣刘德有郑源 SHEN Wenzhong 张明明河海大学能源与电气学院江苏省南京市211100 丹麦科技大学风能系中国科学院工程热物理研究所北京市海淀区100190

提出了适用于风力发电机组尾流的数值计算方法:将风轮简化成致动盘,附加动量源项;引入改进湍流方程源项,改善标准k-ε湍流模型造成的尾流恢复过快的问题;应用分布函数改进动量源项和湍流源项系数C4ε沿风轮径向的分布规律。以Nibe-B和Da... 详细信息

提出了适用于风力发电机组尾流的数值计算方法:将风轮简化成致动盘,附加动量源项;引入改进湍流方程源项,改善标准k-ε湍流模型造成的尾流恢复过快的问题;应用分布函数改进动量源项和湍流源项系数C4ε沿风轮径向的分布规律。以Nibe-B和Dawin 180/23这2种风力发电机尾流为例,使用不同的尾流模型计算出风力机在多种入流风速下的尾流场。结果表明,与其他尾流模型相比,改进后的模型相对于实验结果具有更高的预测精度,能够更好地模拟风力发电机尾流。

关键词：拓展湍流模型致动盘模型风力机尾流计算流体力学

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

复杂地形风电场非均匀入流条件研究

水电能源科学 2015年第3期33卷 202-204,195页

作者：韩星星许昌付士凤河海大学能源与电气学院江苏南京210098

针对风电场入流条件受复杂地形影响非均匀分布的问题,提出了一种由风力机功率反推非均匀入流条件的方法。以均匀入流条件下复杂地形风场计算为基础,使用致动盘模型模拟风电场尾流效应,获得轮毂入流风速与致动盘平均风速的映射关系,再以... 详细信息

针对风电场入流条件受复杂地形影响非均匀分布的问题,提出了一种由风力机功率反推非均匀入流条件的方法。以均匀入流条件下复杂地形风场计算为基础,使用致动盘模型模拟风电场尾流效应,获得轮毂入流风速与致动盘平均风速的映射关系,再以致动盘平均风速为中间量,推导功率与轮毂入流风速的对应关系,最终反推非均匀入流条件。通过与CFD计算出的非均匀入流条件对比,误差在20%以内,验证了非均匀入流条件反推法的可行性,可为复杂地形风电场微观选址优化和功率预测提供理论依据。

关键词：复杂地形风电场致动盘模型湍流修正非均匀入流条件

考虑风向偏转的复杂山地风电场尾流精细化评估研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑风向偏转的复杂山地风电场尾流精细化评估研究