2024中国可再生能源大会：一种用于模拟偏航串联风力涡轮机的混合尾流方法

汇报人：袁煜明博士后合作导师：周斌珍教授研究背景22理论方法3验证与应用3风能分布广泛，易于获取，但风能利用率低。全球低碳经济发展趋势>风能在世界各地的广泛分布尾流效应复杂，风电场尾流预测困难4三类尾流模型分析模型简单高效低精度粘性涡流模型相对简单高效中等精度CFD低效高精度理论方法验证与应用总结2.1动态尾流模型(DWM)2.2改进动态尾流模型(IDWM)2.3致动线方法(ALM2.4尾流跟踪方法2.5混合尾流方法CFD(ALM)-IDWM7无压力项,尾流对称,定常,和Vθ=0控制方程粘性涡流方程FullRotorGeometryFullRotorGeometryUnsteadyALMF=f(r,θ,t)UnsteadydrDWMF=f(r)Steady切向速度修正轴向速度修正时间项修正8OceanEngineering,2023,Ahybridmethodformodellingwakeflowofawindturbine82.3致动线方法近尾流计算控制方程（添加源项）99ALM2.4尾流中心跟踪方法CFD结果提供了粒子的初始位置，初始速度2.4尾流中心跟踪方法三种跟踪方法Gebraadetal.,2014Flemingetal.,2014εε=.f(X,r,θ,t=f퐶FD(X,r,θ,t)δ+f퐼DWM(X,r,θ,t)(1−δ)3.5δ=1−Vx=Vx=vwind,vr=0avxzxavxzxVx=vVx=vr=0ou ouanzrθyu=0算法框架及示意图EngineeringApplicationsofComputationalFluidMechanics,2023,Experimentalandnumericalvalidationofahybridmethodformodellingthewakeflowoftwoin-linewindturbines13理论方法验证与应用总结3.0验证与应用3.1CFD方法验证3.验证与应用3.2混合尾流方法验证3.验证与应用3.3混合尾流方法应用风洞试验验证试验设置ConContactlesstorquesensorHubyzWindotor6-componentbalanceCowlingTowerBladeTowerMxy/R210x/d=2x/d=3x/d=4y/R210-0.200.20.40.6-0.20y/R2y/R10x/d=2x/d=3x/d=4∆t0，∆t1and∆t2（2.0°,1.0°和0.5°)3.2混合尾流方法验证串列风机模拟（与CFD对比）3.2混合尾流方法验证串列风机模拟（与CFD对比）3.2混合尾流方法验证串列风机模拟（与CFD对比）l从结果上看，经验公式和搜索切向速度零点法更佳3.3混合尾流方法应用串列风机模拟Case2468Case2468CaseCaseCaseCase3Case5Case7CFD(ALM)CFD(ALM)-IDWM混合方法将效率提高了40%以上l在设计风速下，混合方法将效率提高了40%以上系统相对于0deg增加功率最高达到9.44%。理论方法验证与应用总结4.结论提出了一种新的用于模拟偏航的水平轴风力机尾流混合模型发现尾流中心的微小差异可以放大速度分布和气动载荷误差