水平軸風(fēng)力機(jī)尾流結(jié)構(gòu)及其對(duì)風(fēng)電場(chǎng)布局影響的研究.pdf

1、能源是國民經(jīng)濟(jì)重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類賴以生存的基本條件。國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度和人民生活水平的提高都有賴于提供能源的多少。由于傳統(tǒng)化石能源的逐步耗竭，而且隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，生態(tài)惡化的問題越來越突出。不僅覆蓋的范圍越來越廣，同時(shí)污染的程度越來越嚴(yán)重，開始逐漸從城市擴(kuò)大到農(nóng)村。風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔，高效的可再生能源已受到越來越多的關(guān)注。為了保證每臺(tái)風(fēng)力機(jī)的功率不受到影響，風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力機(jī)之間的間距應(yīng)該盡量的大，這樣就避免了風(fēng)力機(jī)之間尾流的相

2、互影響，使得每臺(tái)風(fēng)力機(jī)都運(yùn)行在理想工況。但是這樣風(fēng)電場(chǎng)的面積將進(jìn)一步加大，還增加了風(fēng)力機(jī)之間的電纜和并網(wǎng)線路的連接長度，使得經(jīng)濟(jì)成本大大提高。因此實(shí)際的風(fēng)場(chǎng)中往往適當(dāng)減小風(fēng)力機(jī)的間距。但這樣會(huì)使一些風(fēng)力機(jī)處于另一些風(fēng)力機(jī)的尾流中，使得下游風(fēng)力機(jī)的性能和效率受到影響，從而影響整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)總的功率輸出。因此有必要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力機(jī)尾流之間的影響進(jìn)行研究。
　　本課題的主要工作是對(duì)不同陣列形式的風(fēng)力機(jī)的尾流的相互影響進(jìn)行研究，從而對(duì)目前的風(fēng)電

3、場(chǎng)排布提出改進(jìn)和優(yōu)化。由于已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往是針對(duì)單臺(tái)風(fēng)力機(jī)尾流場(chǎng)，而對(duì)多機(jī)陣列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少。因此本課題利用皮托管和風(fēng)速儀對(duì)多種風(fēng)力機(jī)陣列后的尾流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，然后通過CFD數(shù)值模擬對(duì)尾流場(chǎng)進(jìn)行模擬驗(yàn)證。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果得出定性的尾流場(chǎng)規(guī)律。其中主要的內(nèi)容和結(jié)論有:
　　(1)本文利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)單臺(tái)風(fēng)力機(jī)尾流的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)進(jìn)行分析。利用單臺(tái)風(fēng)力機(jī)的尾流數(shù)據(jù)對(duì)串列和錯(cuò)列情況下的尾流場(chǎng)信息進(jìn)行對(duì)比，可以得到不同風(fēng)

4、力機(jī)陣列情況下尾流相互影響的定性結(jié)論。結(jié)果表明:當(dāng)風(fēng)力機(jī)串列布置時(shí)，由于上風(fēng)向風(fēng)力機(jī)尾流的影響，下風(fēng)向的風(fēng)力機(jī)尾流的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)發(fā)生了明顯的降低，而且下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)的功率也受到了影響。風(fēng)力機(jī)錯(cuò)列布置時(shí)，下風(fēng)向的風(fēng)力機(jī)不僅受到同排風(fēng)力機(jī)尾流的影響，而且受到上風(fēng)向風(fēng)力機(jī)尾流的影響。
　　(2)利用致動(dòng)盤模型對(duì)實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)串列情況下的尾流場(chǎng)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)利用恒定載荷的致動(dòng)盤方法獲得的功率是小于風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的。這主要是由于在恒定