水平轴风力机尾流结构及其对风电场布局影响的研究

水平轴风力机尾流结构及其对风电场布局影响的研究

作者:师大云端图书馆 时间:2017-07-22 分类:参考文献 喜欢:2406
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【摘要】能源是国民经济重要的物质基础,也是人类赖以生存的基本条件。国民经济发展的速度和人民生活水平的提高都有赖于提供能源的多少。由于传统化石能源的逐步耗竭,而且随着我国工业化的发展,生态恶化的问题越来越突出。不仅覆盖的范围越来越广,同时污染的程度越来越严重,开始逐渐从城市扩大到农村。风力发电作为一种清洁,高效的可再生能源已受到越来越多的关注。为了保证每台风力机的功率不受到影响,风电场中风力机之间的间距应该尽量的大,这样就避免了风力机之间尾流的相互影响,使得每台风力机都运行在理想工况。但是这样风电场的面积将进一步加大,还增加了风力机之间的电缆和并网线路的连接长度,使得经济成本大大提高。因此实际的风场中往往适当减小风力机的间距。但这样会使一些风力机处于另一些风力机的尾流中,使得下游风力机的性能和效率受到影响,从而影响整个风电场总的功率输出。因此有必要对风电场风力机尾流之间的影响进行研究。本课题的主要工作是对不同阵列形式的风力机的尾流的相互影响进行研究,从而对目前的风电场排布提出改进和优化。由于已有的实验数据往往是针对单台风力机尾流场,而对多机阵列的实验数据较少。因此本课题利用皮托管和风速仪对多种风力机阵列后的尾流场进行测量,然后通过CFD数值模拟对尾流场进行模拟验证。通过对比实验结果和数值模拟结果得出定性的尾流场规律。其中主要的内容和结论有:(1)本文利用实验和数值模拟对单台风力机尾流的速度场和压力场进行分析。利用单台风力机的尾流数据对串列和错列情况下的尾流场信息进行对比,可以得到不同风力机阵列情况下尾流相互影响的定性结论。结果表明:当风力机串列布置时,由于上风向风力机尾流的影响,下风向的风力机尾流的速度场和压力场发生了明显的降低,而且下风向风力机的功率也受到了影响。风力机错列布置时,下风向的风力机不仅受到同排风力机尾流的影响,而且受到上风向风力机尾流的影响。(2)利用致动盘模型对实际风电场串列情况下的尾流场进行分析,可以发现利用恒定载荷的致动盘方法获得的功率是小于风电场的实际运行数据的。这主要是由于在恒定载荷的致动盘方法中利用BEM方法获得的压力是平均压力,而不是叶片上的实际压力,这样就导致了压力差小于实际的压力差。而且可以发现当风力机运行在低风速情况时,第台风力机到第二台风力机的功率损失了35%左后,而随着尾流向后发展,后面风力机的功率变化不是很大,但是也有一定的影响。
【作者】夏巍巍;
【导师】杨瑞;
【作者基本信息】兰州理工大学,流体机械及工程,2014,硕士
【关键词】风力机;尾流场特性;阵列;实验研究;

【参考文献】
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