可再生能源的研究已成为能源应用领域的一个重要的问题。综合来说，在不考虑大型水电的情况下，风能是可再生能源中应用最为广泛的能源类型，所以风能为世界的整体能源供应和结构改进做出了相当大的贡献。但风力机的运行必定会造成大气能量损失，使大气边界层内原本正常的能量循环受到干扰，因此需要深入研究风力机运行对区域大气边界层特性的影响，为优化风电场的经济效益提供支持。
　　本文基于开源CFD平台OpenFOAM，结合大涡模拟和大气边界层相关理论，对不同温度层结和不同下垫面类型下风力机运行对区域大气边界层特性的影响进行研究，并分析风力机尾流涡结构的演变规律。
　　通过更改大气温度层结方程和地面粗糙度来实现不同温度层结和不同下垫面类型下风力机尾流对区域大气边界层特性影响的研究。结果表明，稳定层结下尾流的影响范围比不稳定层结下尾流的影响范围远，不稳定层结下风速损失较小，但总体上来说温度层结对风速的影响还是比较有限。粗糙度的差异对风力机尾流区速度的发展产生不同程度地影响，速度恢复率随着粗糙度的升高而减小。大气边界层的湍流水平对尾流空气动力学有很大影响，大气边界层造成的扰动越大，尾流恢复越快。这种扰动可以是不稳定的温度层结造成的，也可以是较高的地表粗糙度造成的，这说明了大气边界层建模对风电场调整研究的重要性。同时发现，在轮毂高度以上的区域，尾流受层结状态影响较大，在轮毂高度以下的区域，尾流受粗糙度大小影响较大。
　　应用Q准则识别风力机尾流涡结构，得到尾涡结构的结构特点及演变规律。在近尾流区域，叶尖涡具有稳定的螺旋结构，呈现规律的平流特征，沿着尾流边界形成圆柱形剪切层。开始基本没有尾流恢复和流动不稳定的现象。随后旋涡的扩散速率逐渐达到最大，造成了强烈的扰动。最后大气湍流会迅速分解尾涡结构，压力会逐渐恢复到环境压力，圆柱形剪切层的形状也不再稳定，尾流边界沿径向方向不断扩展。