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题名基于三维代理模型的风力机尾流模拟
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作者
李正农
晏凯
李亚飞
特日根
龙海芳
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机构
湖南大学土木工程学院
金风科技股份有限公司
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出处
《空气动力学学报》
北大核心
2025年第4期80-90,I0002,共12页
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基金
国家自然科学基金(52178476)。
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文摘
为研究风力机尾流风场特性,本文将风轮简化为多孔介质球体,提出了一种新的风力机三维代理模型。以河南省濮阳市某地区陆上风电场为研究对象,通过无人机测风系统采集风电场的自由流与尾流数据,以实测来流风场为入流条件,采用修正的湍流模型参数建立数值模拟模型,分析了风力机尾流在水平和垂直方向的分布特征。结果表明,通过设置多孔介质模型的阻力系数可有效模拟风轮对流场的阻力效应;水平方向的尾流风速和湍流度呈对称分布,且近尾流区的湍流分布呈现双峰形式,垂直方向的尾流则表现为非对称分布。在轮毂高度处,尾流风速在下游2倍风轮直径(2D)处削减为来流风速的46%;随着尾流向下游发展至6D位置处,逐渐恢复为来流风速的75%,同时湍流水平整体下降,叶尖高度的湍流增强效应也逐渐减弱。与实测数据的对比验证表明,模拟风速的均方根误差均在10%以内,湍流强度的误差大多在15%以内,说明所提出的代理模型能较为准确地计算尾流风速与湍流强度,为风力机尾流仿真的工程应用提供了新的思路。
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关键词
风力机尾流
三维代理模型
多孔介质
无人机测风
数值模拟
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Keywords
wind turbine wakes
three-dimensional surrogate model
porous media
UAV-based wind measurement
numerical simulation
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分类号
TK89
[动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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