考虑叶片结构变形的错列式两风机尾流干扰效应研究

随着风力机技术日益成熟,叶片逐渐向大型化和柔性化发展。同时,不同布置形式下风力机之间会产生复杂的尾流干扰效应,因此考虑多风机叶片气动-弹性耦合的尾流干扰效应成为了重要课题。该文采用自主研发求解器FEWF-SJTU,基于欧拉-伯努利梁理论和致动线模型,进行了湍流入流条件下错列式两风力机气动-弹性耦合尾流效应大涡模拟研究。结果表明:随着错列间距的增大,下游风机在挥舞方向上的变形量逐渐增大,而摆振和扭转方向上的变形量逐渐减小;考虑叶片结构变形对推力的影响作用相对较大,但是随着错列间距的增大,下游风机气动功率的增长率大于气动推力;叶片结构变形主要影响远尾流区的尾流速度和尾涡结构,且随着错列间距的增大,风力机之间的干扰效应相对减小。

带偏航角串列式两风机复杂尾流场数值模拟

在多风机风电场中,通过主动调节上游风机的偏航角度,抑制上游风机尾流对下游风机的影响,减少风力机机组之间的尾流相互干扰,以达到提高整个风电场效率的目的。采用基于开源平台Open FOAM自主开发的FOWT-UALM-SJTU求解器中风电场求解模块ALMWindFarmFoam,将致动线模型与CFD方法相结合,利用大涡模拟(LES)计算研究当上游风机处于不同偏航角度时,两风机之间的复杂尾流干扰效应。对比分析偏航角度改变时,上下游风机气动功率的输出特性,尾流速度变化以及风机的尾涡结构。数值模拟结果表明:在上下游风机沿流向方向距离保持不变的情况下,随着上游风机偏航角度的变化,上下游风机的尾流干扰现象以及下游风机的入流条件会发生明显改变,并会对下游风机的气动功率输出以及两风机风电场的整体流场产生显著影响。

基于致动线模型的错列式两风机尾流场数值模拟

风电场中风机之间存在十分复杂尾流相互干扰现象,尾流相互干扰效应对风机的功率输出、叶片载荷等产生十分显著的影响。采用致动线模型以及计算流体力学方法,研究两风机之间的复杂尾流干扰效应。在保持两风机纵向间距一样的情况下,考虑两风机在不同横向间距下,数值模拟两风机的部分尾流相互干扰现象,分析两风机的气动功率输出特性、尾流速度变化特性、风轮平面附近轴向诱导因子分布特性,尾涡结构以及尾流干扰效应。数值模拟结果表明:在上下游风机在沿着流向方向距离保持不变的情况下,随着横向间距的变化,上下游风机的尾流存在十分复杂的尾流相互干扰效应,对下游风机的气动功率输出以及两风机风电场的整体流场产生了显著的影响。