一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法技术

一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法，包括：根据偏航风力机组流场质量守恒定理和动量守恒定理，并通过类比其正常运行状态，得到偏航风力机组尾流的相关参数；通过求解风轮诱导力各分量的守恒方程，得到偏航风力机组远尾流区的尾流斜角表达式，并结合风轮处初始尾流斜角的经验公式，利用近尾流区尾流线性偏移的假设和远尾流区根据斜角的定积分，得到机组不同下游位置处的尾流中心偏移；根据偏航风力机组相关参数和尾流中心偏移模型，结合正常运行状态下风力机三维尾流速度模型和湍流强度模型，构建偏航状态下风力机的三维全尾流模型。本发明专利技术为下游风力机组的能量获取分析和承受载荷分析提供指导，为获取风场数据提供便捷的计算方法。据提供便捷的计算方法。据提供便捷的计算方法。

【技术实现步骤摘要】
一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法


[0001]本专利技术属于风场尾流控制
，具体涉及一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法。

技术介绍

[0002]由于开采化石能源造成的环境影响，风能的利用越来越引起重视。在风力机运行过程中，尾流效应的存在会影响下游风力机的功率输出和疲劳载荷，为了实现现有风电场的最佳发电量，除了改变场内机组微观选址的方法，还可通过一些控制策略来修改或者重新定向风力机下游的尾流，偏航控制就是优化风电场功率的有效控制策略之一。因此，能够准确形容偏航状态下风力机下游尾流分布的三维全尾流模型对风电场的实际运行与控制具有重要作用。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法，其特征在于，包括：
[0006]根据偏航风力机组流场的质量守恒定理和动量守恒定理，并通过类比于正常运行状态下的风力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法，其特征在于，包括：根据偏航风力机组流场的质量守恒定理和动量守恒定理，并通过类比于正常运行状态下的风力机组，得到偏航风力机组尾流的相关参数；基于偏航风力机组尾流的相关参数，通过求解风轮诱导力各分量的守恒方程，得到偏航风力机组远尾流区的尾流斜角表达式，并结合风轮处初始尾流斜角的经验公式，利用近尾流区尾流线性偏移的假设和远尾流区根据斜角的定积分，得到偏航风力机组不同下游位置处的尾流中心偏移，建立尾流中心偏移模型；根据偏航风力机组尾流的相关参数和尾流中心偏移模型，结合正常运行状态下风力机组的尾流速度模型和湍流强度模型，构建偏航状态下风力机组的三维全尾流模型。2.如权利要求1所述的一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法，其特征在于：所述偏航风力机组流场的质量守恒定理和动量守恒定理的计算公式如下：其中，m1、m2和m3分别是通过控制体积入口、侧面以及出口的质量流量；U0和U
w
分别为来流速度和尾流速度；F为由垂直于风轮的速度分量引起的风轮诱导力；γ为风力机偏航角；θ为尾流斜角；ρ为大气密度；dA表示单位面积。3.如权利要求2所述的一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法，其特征在于：所述偏航风力机组尾流的相关参数的求解过程如下：基于风轮诱导力F和风力机推力系数C
T
的关系，根据θ的数值设定cosθ和sinθ分别为1和0，将计算公式修正如下：其中，A0为风轮扫掠面积；ΔU为来流和尾流的风速差；类比于正常运行状态下的风力机组，得到偏航风力机组尾流相关的推力系数C
′
T
＝C
T
cosβ；结合风力机组尾流扩张的非线性假设，得到偏航风力机组的尾流半径如下：其中，r
′
w
为偏航风力机组的尾流半径；D为风力机直径；I0为轮毂高度处的环境湍流强度；x为下游距离。4.如权利要求3所述的一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法，其特征在于：所述偏航风力机组远尾流区的尾流斜角表达式如下：其中，θ表示偏航风力机组远尾流区的尾流斜角。5.如权利要求3所述的一种偏航状态下风力机组三维全尾流模型的建立方法，其特征
在于：所述尾流中心偏移模型的建立过程如下：基于风轮处初始尾流斜角的经验公式，并利用近尾流区尾流线性偏移的假设，得到近尾流区尾流中心偏移的公式；建立初始尾流斜角和远尾流区尾流斜角的等式，得到尾流区尾流中心偏移计算的分界点，远于分界点的位置通过对尾流斜角进行积分得到，并求解远尾流区尾流中心偏移的公式；所述偏航风力机组不同下游位置处的尾流中心偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈文忠，林剑威，朱卫军，成立，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：