海上及陆上风电场风力机载荷及尾流特性研究

摘要

本文通过在大气边界层风洞中模拟对应于海上及陆上风电场的大气边界层流动,研究了不同大气边界层流动对风力机气动载荷及尾流流场特性的影响规律.本文首先通过测力实验得到了风力机模型的动态载荷特性然后利用高分辨率PIV(particle image velocimetry)系统对风力机尾流流场中的复杂流动结构进行了测量.实验结果表明,大气边界层中的湍流度对风力机气动载荷及尾流流场会产生明显影响:海上风电场大气边界层湍流度低,风力机运行过程中叶片转动频率基本不变,其疲劳载荷相对较小;而位于陆上风电场的风力机由于来流的高湍流度,叶片转动频率会在很大范围内脉动,从而导致其疲劳载荷远大于海上风电场风力机;此外,对于风力机尾流流场,大气边界层湍流度将对尾流中涡的强度,涡向下游的演化过程及尾流的恢复速度产生重要影响.