風電場氣流數(shù)值模擬與風力機翼型研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的不斷進步，社會的電力需求不斷攀升。在能源消耗，環(huán)境壓力越來越大的今天，節(jié)能和環(huán)保成為了時代的主題。風力發(fā)電作為一種低碳的能源形式和較成熟的能源技術(shù)，在人類歷史上有著悠久的應用。進入21世紀以后，隨著石油煤炭資源的逐漸枯竭，風力發(fā)電有重新煥發(fā)了青春。
　　 前人針對風場的外場做過很多的工作，更多的是宏觀經(jīng)驗總結(jié)，并未對具體的外場中尺度風況進行定性分析。風力機組的運行受到環(huán)境因素的影響很大，特定地形條件下的氣流，如山地

2、風場的負切變；特定的空氣質(zhì)量，如沙塵和表面粗糙度的變化引起的葉片變形：特定情況下使用襟翼增大風輪的捕風能力。前人做過很多對翼型的研究，但是，對翼型的研究往往忽略了風場的實際情況。本文就結(jié)合風場外場風特性和脈動風的影響因素對翼型進行進一步的研究。
　　 CFD方法是研究流體力學問題的的重要途徑。應用商用軟件Fluent的UDF功能，編譯平地的風速剖面曲線。通過Gambit建立地形的幾何模型，模擬不同地形條件下風速變化規(guī)律。結(jié)合風速

3、的變化，提出翼型運行的特點和脈動風速的數(shù)學模型。在分析脈動風速對翼型氣動性能影響的基礎上，結(jié)合幾種翼型的變化進行綜合分析。
　　 風電場作為風力發(fā)電的載體，受到自然因素的影響很大。其中風電場位置的選擇和機組的布置，直接關系到風電場的發(fā)電效果。了解復雜地形環(huán)境下的風能分布，能避開不利地形條件，通過地形外場風速模擬得到了一些重要結(jié)論。在山脊地形的二維模擬中發(fā)現(xiàn)，對于緩坡地形，風資源開發(fā)的價值很大，山頂?shù)娘L速增加非常明顯。陡坡山體造成

4、外流場湍流形成了速度分布的不規(guī)律，在背風坡還形成了回流。陡坡數(shù)量較多的起伏地形不利于風電場的開發(fā)；但是在最高的峰頂有一定的開發(fā)價值，最高山頂離地100m高度的風速增量多達0.5倍。二維模型的背風坡發(fā)生的回流現(xiàn)象在三維圓形山體模型上沒有發(fā)生。針對懸崖地形的外場分析，應該盡量避免在該地形條件下布置風力機機組，并與懸崖保持一定距離。在峽谷出口的兩座山體頂部，風資源優(yōu)勢明顯。背風坡對負切變的形成影響要大于迎風坡的作用等等。
　　 通過分