本申请公开了一种大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置与方法，包括：直流吸式风洞，所述直流吸式风洞包括相连通的进气段、动力段、实验段和出气段，在所述进气段设有进气口，在所述出气段设有排气口，在所述动力段设有风洞电机和风洞风机；其中，在所述实验段设有大风机模型和大风机模型测功机，在所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间设有数排小风机模型组，且每一排所述小风机模型组包括数个小风机模型；本申请用来模拟新建风电场和已有风电场通过大风机间增建小风机提高风能利用效率，与现有数值模拟比较，本申请的模拟过程更接近真实自然状态，模拟结果更准确、可靠，可以更好的为风电场微观选址决策提供技术支撑。以更好的为风电场微观选址决策提供技术支撑。以更好的为风电场微观选址决策提供技术支撑。
【技术实现步骤摘要】
大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置与方法
[0001]本申请属于风力发电微观选址
，尤其涉及一种模拟新建风电场或已有风电场通过大风机间增建小风机研究风能利用效率和输出功率的风洞实验模拟方法。
技术介绍
[0002]未来我国以风电为代表的清洁能源将迎来爆发式增长阶段，将极大的改善我国电力发展结构和降低碳排放总量，同时也面临着风能资源紧缺等困难。我国风力发电建设已走过三十多年历史，特别是2008年开始的大发展，使得目前我国陆地优质风电资源基本已经选建完毕，为我国后续陆上风电发展带来困难和不确定性。
[0003]在大风机间增建小风机，提高风电场整体装机容量和风能利用率，从而提高风电场整体输出功率是解决目前陆上风电无优质风电资源问题的好方法。国内外目前对于该方法的研究尚处于起步阶段，研究手段通常为数值模拟，由于为了获得数值解，模型中基本方程进行了一定程度简化，其模拟结果误差较大，仅可供参考。目前尚无一种较理想方法可以较准确模拟大风机间增建小风机对风电场输出功率的影响。
技术实现思路
[0004]针对上述问题，本申请实施例提供了一种大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置与方法，可规避传统数值模拟带来的误差较大问题，所述技术方案如下：
[0005]本申请第一方面提供一种大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，包括：直流吸式风洞，所述直流吸式风洞包括相连通的进气段、动力段、实验段和出气段，在所述进气段设有进气口，在所述出气段设有排气口，在所述动力段设有风洞电机和风洞风机；其中，在所述实验段设有大风机模型和大风机模型测功机，在所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间设有数排小风机模型组，且每一排所述小风机模型组包括数个小风机模型。根据上述实施例，本申请使用直流吸式边界层风洞来模拟大风机间增设小风机对风电场输出功率的影响，由于在直流吸式风洞中真实再现实际风电场中不同风机尾流之间的相互作用，与现有数值模拟比较，模拟结果更准确、可靠。
[0006]例如，在一个实施例提供的所述大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置中，直流吸式风洞内的气流穿过所述实验段并带动所述大风机模型转动，所述大风机模型位于所述实验段的上游，所述大风机模型测功机位于所述实验段的下游。
[0007]例如，在一个实施例提供的所述大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置中，在所述实验段内还设有数个风机转速计数器，且每一所述风机转速计数器分别与每一排所述小风机模型组、所述大风机模型一一对应连接，以分别测定每一排所述小风机模型组、所述大风机模型的转速。
[0008]例如，在一个实施例提供的所述大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置中，所述实验段还包括操控间，在所述操控间内设有数个与所述大风机模型、所述数排小风机模型组一一对应连接的控制电机，以控制所述大风机模型和每一排所述小风机模型组的转
速。
[0009]例如，在一个实施例提供的所述大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置中，在所述操控间内还设有测功机控制器和测功机显示与存储器，所述测功机控制器与所述大风机模型测功机电连接，所述测功机显示与存储器与所述大风机模型测功机电连接。
[0010]例如，在一个实施例提供的所述大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置中，在所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间设有四排小风机模型组，且每一排所述小风机模型组包括三个小风机模型。
[0011]例如，在一个实施例提供的所述大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置中，所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间的间距为所述大风机模型的叶片直径的8
‑
10倍，在所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间等间距设有四排小风机模型组，且每一排所述小风机模型组包含三个所述小风机模型，所述四排小风机模型组分别为第一小风机模型组、第二小风机模型组、第三小风机模型组和第四小风机模型组。
[0012]例如，在一个实施例提供的所述大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置中，所述大风机模型和所述大风机模型测功机均为三叶片水平轴风机。
[0013]例如，在一个实施例提供的所述大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置中，所述控制电机为36V电机，所述大风机模型为1.5MW风机模型，所述小风机模型为300KW风机模型。
[0014]本申请第二方面提供一种大风机间增建小风机的风洞模拟实验方法，采用上述所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，具体包括以下步骤：
[0015]步骤一：启动所述直流吸式风洞的控制电源开关，启动所述风洞电机和所述风洞风机，逐步提高所述风洞电机和所述风洞风机转速使所述直流吸式风洞内的风速达到9m/s；开启与所述大风机模型对应连接的所述风机转速计数器，启动所述大风机模型，并提高转速至950转/分钟；
[0016]步骤二：启动所述大风机模型测功机，启动所述测功机控制器，逐步增加所述大风机模型测功机的载荷，使叶片旋转阻力增大后测量所述大风机模型测功机的输出功率，数据存储在所述测功机显示与存储器内，根据存储数据计算所述大风机模型测功机所在位置处的所述大风机模型的风力机发电功率A；
[0017]步骤三：关闭所述大风机模型测功机，关闭所述大风机模型，关闭与所述大风机模型对应连接的所述风机转速计数器，逐步关闭所述风洞电机和所述风洞风机，关闭所述直流吸式风洞的风洞控制电源开关；
[0018]步骤四：启动所述直流吸式风洞的风洞控制电源开关，启动所述风洞电机和所述风洞风机，逐步提高所述风洞电机和所述风洞风机转速使所述直流吸式风洞内的风速达到9m/s；开启与所述大风机模型对应连接的所述风机转速计数器，启动所述大风机模型，并提高转速至950转/分钟；
[0019]步骤五：开启与每一排所述小风机模型组对应连接的所述风机转速计数器，启动每一排所述小风机模型组并提高所述小风机模型转速至3200转/分钟；
[0020]步骤六：启动所述大风机模型测功机，启动所述测功机控制器，逐步增加所述大风机模型测功机载荷，使叶片旋转阻力增大后测量所述大风机模型测功机的输出功率，数据存储在所述测功机显示与存储器，根据存储数据计算所述大风机模型测功机所在位置处的
所述大风机模型8的发电功率B；
[0021]步骤七：关闭所述大风机模型测功机，关闭所述测功机控制器，关闭所述大风机模型，关闭与所述大风机模型对应连接的所述风机转速计数器，关闭每一排所述小风机模型组，关闭与每一排所述小风机模型组一一对应连接的所述风机转速计数器，逐步关闭所述风洞电机和所述风洞风机，关闭所述直流吸式风洞的风洞控制电源开关；
[0022]步骤八：对比分析由所述步骤二测得的所述大风机模型8的发电功率A和由所述步骤六测得的所述大风机模型的发电功率B，以及所述发电功率B拟合曲线相对于所述发电功率A拟合曲线的整体变化情况，并判断在大风机间增加小风机对下游大风机发电输出功率的影响；
[0023]步骤九：重复所述步骤一至所述步骤八，获取三次所述发电功率A和所述发电功率B，并对比分析三次所述发电功率本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，包括：直流吸式风洞，所述直流吸式风洞包括相连通的进气段、动力段、实验段和出气段，在所述进气段设有进气口，在所述出气段设有排气口，在所述动力段设有风洞电机和风洞风机；其中，在所述实验段设有大风机模型和大风机模型测功机，在所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间设有数排小风机模型组，且每一排所述小风机模型组包括数个小风机模型。2.根据权利要求1所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，所述直流吸式风洞内的气流穿过所述实验段并带动所述大风机模型转动，所述大风机模型位于所述实验段的上游，所述大风机模型测功机位于所述实验段的下游。3.根据权利要求1所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，在所述实验段内还设有数个风机转速计数器，且每一所述风机转速计数器分别与每一排所述小风机模型组、所述大风机模型一一对应连接，以分别测定每一排所述小风机模型组、所述大风机模型的转速。4.根据权利要求1所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，所述实验段还包括操控间，在所述操控间内设有数个与所述大风机模型、所述数排小风机模型组一一对应连接的控制电机，以控制所述大风机模型和每一排所述小风机模型组的转速。5.根据权利要求4所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，在所述操控间内还设有测功机控制器和测功机显示与存储器，所述测功机控制器与所述大风机模型测功机电连接，所述测功机显示与存储器与所述大风机模型测功机电连接。6.根据权利要求2所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，在所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间设有四排小风机模型组，且每一排所述小风机模型组包括三个小风机模型。7.根据权利要求6所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间的间距为所述大风机模型的叶片直径的8
‑
10倍，在所述大风机模型和所述大风机模型测功机之间等间距设有四排小风机模型组，且每一排所述小风机模型组包含三个所述小风机模型，所述四排小风机模型组分别为第一小风机模型组、第二小风机模型组、第三小风机模型组和第四小风机模型组。8.根据权利要求1所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，所述大风机模型和所述大风机模型测功机均为三叶片水平轴风机。9.根据权利要求4所述的大风机间增建小风机的风洞模拟实验装置，其特征在于，所述控制电机为36V电机，所述大风机模型为1.5MW风机模型，所述小风机模型为300KW风机模型。10.一种大风机间增建小风机的风洞模...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀勇，田文鑫，张立栋，王圣，朱建勇，王杰，万嘉伟，
申请(专利权)人：国电环境保护研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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