【摘 要】
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风力机组的尾流效应正严重影响着风电场的整体发电效率,应用CFD(计算流体力学)方法深入研究风力机尾流模型是现阶段风能工程中具有前瞻性的课题。本文通过RANS(雷诺平均)数值
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风力机组的尾流效应正严重影响着风电场的整体发电效率,应用CFD(计算流体力学)方法深入研究风力机尾流模型是现阶段风能工程中具有前瞻性的课题。本文通过RANS(雷诺平均)数值方法模拟了风力机尾流的速度场和湍流场信息。在尾流建模方面,本文开发了基于RANS方法的风力机尾流模型。首先建立了RANS方法的整体控制方程组。接着,利用BEM(叶素动量气动理论)和Fuzzy(模糊)分布方法,通过修正叶尖、轮毂损失效应和攻角偏移现象,建立了BEM-Fuzzy风力机修正模型,作为体积力源项加入整体方程组。最后,通过添加保持源项、改变参数及降低耗散项的方式,建立了SST k-ω湍流修正方程组,完成了风力机尾流模型的总体建模工作。在模型方程求解方面,本文基于Fluent 6.0求解平台的SIMPLE(压力耦合半隐式)算法求解了风力机尾流模型方程组。设计了变尺寸规则六面体网格,有效降低了网格数量,并使得计算结果更加平滑;利用自适应松弛因子方法,有效减少了迭代收敛步骤;使用Fluent并行技术,有效减少了收敛时间步长。在求解实验设计方面,本文考虑了均匀入流和风切变入流两种不同边界条件,通过与丹麦风电场和微尺寸风力机的测量数据对比,得到了正确有效的速度场和湍流场的计算结果,验证了风力机模型与湍流模型的修正项对近、远尾流区域内速度场和湍流场的影响程度,并评估了尾流模型的计算速度。
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