基于测风数据的多风机尾流干涉特性试验研究

针对多风力机尾流干涉下的流场分布复杂问题,采用两台不同类型的地基式激光雷达在风电场设计进行了测风试验。以两台风力机的尾流场分布特性为例,结合测风数据将复杂的尾流干涉流场分类为无尾流、偏尾流以及全尾流共3种典型干涉工况,并对3种工况下的尾流场分布特性进行了量化分析。结果表明:无尾流干涉工况下,尾流相互独立、尾流恢复速率基本一致且尾流区风速分布均近似呈现对称高斯分布。偏尾流和全尾流干涉工况下,下游风力机尾流中心恢复速率出现下降,其中全尾流干涉工况下尾流恢复速率下降最为明显。在部分尾流干涉工况下,尾流区横截面风速分布呈现非对称分布。处于全尾流工况时,尾流分布呈现高斯分布,但尾流边界处风速出现一定程度降低。

水平轴风力机尾迹叶尖涡运动轨迹的实验研究

利用高频PIV系统采集水平轴风力机下游远至4.5倍风轮直径范围内的尾流数据。首先通过对涡量场云图分析发现叶尖涡"交互跳跃"现象;然后对比不同翼型、风速、尖速比下,1、2、3、4倍风轮直径处的平均涡量值发现:随着尖速比的增加,叶尖涡"交互跳跃"现象提前发生;随着风速的增加,叶尖涡"交互跳跃"现象推后发生;得出叶尖涡"交互跳跃"现象的出现是尾流速度开始恢复的标志。而NACA4415翼型叶片发生叶尖涡"交互跳跃"现象的时间比S翼型叶片推迟,所以NACA4415翼型叶片的尾流速度恢复比S翼型叶片推迟。

风力机垂直交错对下游风力机性能的影响研究

为降低上游风力机尾流的影响、优化风场布置,在两台串联的NERL 5 MW水平轴风力机中间安装1台小型的垂直轴风力机,形成垂直交错风场。采用FLUENT软件对串联风场和垂直交错风场进行数值模拟,对比两种风场的输出功率与流动特性。同时,改变垂直轴风力机的安装位置,分析其与下游风力机的距离对垂直交错风场的影响。结果表明:当风力机串联布置且为标准间距7D(D为风轮直径)时,下游风力机受上游风力机尾流影响仍然很大,输出功率下降57.1%;串联风场中加入垂直轴风力机加快了相应垂直交错风场尾流的恢复,提高了下游风力机的输出功率;垂直交错风场中垂直轴风力机安装距离为1D~6D时,可以在上游风力机功率变化不明显的情况下提高下游风力机的输出功率;当安装距离为6D时,下游风力机提高功率最高,比串联风场增加了40.1%。