下风向风力机的塔影效应研究

从风力机获取能量角度出发,充分考虑风剪切与塔影效应,精确推导出作用于下风向风力机风轮扫掠面积上理论风功率的计算式。研究表明,风功率是塔架高度、风速廓线指数和塔架直径的函数。通过算例得出塔影效应是不容忽略的,可采用减小塔架直径的方式使风力机输出更多的功率,所有这些都将进一步完善风力机的设计理论。

下风向风力机风轮直径的最优解

针对现有风轮直径计算精度的不足,根据提出的下风向风力机风轮扫掠面积上能量分布数学模型,推导出了考虑风剪切与塔影效应在内的精确能量获取计算式。结合具体算例,对风轮直径的3种不同计算格式分别予以求解。计算结果表明:风剪切对风力机风轮直径的影响甚小,塔影效应影响明显,塔架高度影响最大;风轮直径与塔架直径近似成线性关系;塔架高度存在极值;存在满足能量输出要求的最优尺寸匹配关系。