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题名叶尖速比与风机流向间距对三风机阵列发电效率研究
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作者
魏克勤
刘衎
刘庆宽
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机构
石家庄铁道大学土木工程学院
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点试验室
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出处
《力学学报》
北大核心
2025年第10期2284-2296,共13页
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基金
河北省自然科学基金资助项目(E2022210078)。
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文摘
通过二维计算流体动力学数值模拟,对由3个垂直轴风力发电机组成的阵列的平均发电效率进行了研究.研究表明,叶尖速比与上下游风机之间的流向间距对该阵列的平均发电效率产生一定影响:当处于低叶尖速比阶段(TSR=1.0)时,攻角过大导致叶片表面发生流动分离,进而导致动态失速,降低风机气动性能,随着叶尖速比的增大,流动分离现象逐渐消失,直至达到最优叶尖速比(TSR=2.0),此时气动性能最优,当叶尖速比持续增大(TSR=3.0),叶片攻角不再是最优值,升阻比减小,气动性能降低;在风机阵列的叶尖速比为2.0的基础之上使得下游风机向流向的方向移动,此时下游风机对上游尾流的阻挡减弱,上游两风机的发电效率增大,当移动至3.7倍直径处(10.36m)时,加速气流通过上游两风机之间,下游风机受到上游风机尾流影响较小,系统发电效率达到峰值;下游风机继续向流向的方向移动,受到上游风力机尾流影响变大,下游风机发电效率减小;继续改变下游风机的叶尖速比,当其叶尖速比为2.25时,此时的三风机阵列成为本研究最优工况,对应平均发电效率达到峰值31.90%.
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关键词
垂直轴风力发电机
叶尖速比
数值模拟
平均发电效率
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Keywords
vertical-axis wind turbine
tip speed ratio
numerical simulation
average power generation efficiency
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分类号
O355
[理学—流体力学]
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