基于MaPFlow-致動(dòng)線模型的風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)及尾流特性研究.pdf

1、隨著風(fēng)能的廣泛利用，風(fēng)力機(jī)以及風(fēng)電場的大型化，對(duì)風(fēng)電場功率輸出的準(zhǔn)確預(yù)測越來越受到人們的關(guān)注，而風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)及尾流特性對(duì)風(fēng)電場功率的輸出影響很大。本文通過數(shù)值計(jì)算，研究了風(fēng)洞環(huán)境以及大氣邊界層條件下的風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)及尾流特性，探究了葉輪下游尾流速度耗散的變化情況，這些研究結(jié)果能夠起到預(yù)測風(fēng)電場功率以及便于風(fēng)電場的選址等功用。
　　致動(dòng)線方法不需要模擬葉片實(shí)體，以體積力來代表葉片對(duì)流體的作用，同時(shí)也不需要對(duì)實(shí)體葉片表面復(fù)雜的邊界層進(jìn)行

2、求解，因此使網(wǎng)格劃分變得簡單，減少了計(jì)算求解的時(shí)間。本文采用基于求解器 MaPFlow的致動(dòng)線模型，首先對(duì)風(fēng)洞環(huán)境下的MEXICO風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)特性進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明在低風(fēng)速情況下模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合，而在高風(fēng)速情況下由于三維旋轉(zhuǎn)效應(yīng)誤差相對(duì)較大，基本驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
　　然后在風(fēng)洞環(huán)境下，對(duì)于 MEXICO風(fēng)力機(jī)的尾流速度特性采用致動(dòng)線模型方法進(jìn)行探究，采用的風(fēng)速工況為10m/s、14.7m/s、24.12m/s，模擬

3、結(jié)果表明，在葉片展向方向上，軸向速度隨葉片半徑的增大而減?。辉谌~輪下游，尾流區(qū)存在速度虧損，風(fēng)速越小、葉尖速比越大時(shí)，速度虧損現(xiàn)象越嚴(yán)重；隨著風(fēng)速的增大，尾流擴(kuò)散的效應(yīng)逐漸減弱。最后對(duì)大氣邊界層條件下的風(fēng)力機(jī)尾流特性同樣也使用了致動(dòng)線模型進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明尾流的影響一直持續(xù)到葉輪下游8倍直徑處，隨著與葉輪距離的增加，速度虧損逐漸減弱，因此通過合理的選擇風(fēng)力機(jī)之間的距離可以減小風(fēng)電場的功率損失。對(duì)致動(dòng)線模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比的誤差分析發(fā)