尾流对串列式风力机性能影响的风洞试验研究

摘要

随着单风电场的风力机数量逐渐增加,风力机之间的尾流扰动已成为影响风电场布局优化的重要因素。为此,设计风洞试验以研究尾流扰动对下游风力机性能的影响。首先,通过Cobra探头对单台风力机进行速度测量并计算速度损失和湍流参数,结果表明单台风力机尾流速度损失近似高斯函数形式,并沿下游损失减小,风力机湍流主要分布在尾流中心和边界层;与此同时,在功率谱密度分析中,近尾流区域出现明显3p周期性,叶尖出现明显n×p周期性。接着,对两台风力机串列布置,通过改变来流风速、下游风机位置、偏航等参数,重点研究串列式风力机尾流对功率性能效率的影响,试验表明风力机间距增加、来流湍流度增加和上游风力机偏航均能提高下游风机发电效率;此外,下游转向对功率特性无显著影响。最后,还研究湍流强度对尾流速度恢复的影响,结果表明,湍流入流的尾流速度恢复快于均匀入流。在实际风电场中,可通过计算风轮等效风速评估功率特性,以确定风力机布置位置。