二维山脊对风力机尾迹影响数值模拟.pdf

第 33 卷 第 9 期 可再生能源 Vol.33 No.9 2015 年 9 月 Renewable Energy Resources Sept. 2015 二维山脊对风力机尾迹影响数值模拟 胡丹梅 ， 郑筱凯 ， 张建平 （上海电力学院 能源与机械工程学院， 上海 200090 ） 摘 要： 为了研究风力机在二维山脊的排布，采用 CFD 商用软件对二维山脊进行了数值模拟，发现压缩效应 的存在使来流风速在山脊顶端速度增大，而山脊下游流动紊乱，不适合放置风力机。 在二维山脊顶端放置一台 风力机，对山脊和风力机进行数值模拟显示，压缩效应的存在使山脊顶端风力机所受扭矩增大。 在二维山脊顶 端放置一台风力机，同时按照文章得出的最佳距离在其上游放置一台风力机进行数值模拟，分析了上游风力机 对二维山脊和山脊顶端风力机的影响。 关键词： 尾流效应； 二维山脊； 压缩效应； 数值模拟 中图分类号： 315 文献标志码： 文章编号： 71-5292 （ ） 337-08 TM A 16 2015 09- 1 DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2015.09.010 0 引言 1 数值模拟方法 在山地风电场中， 尾流效应会使风力机之间 1.1 控制方程 产生相互影响， 风力机与山地地形也会存在相互 考虑风力机是在额定风速下运行，采用具有 [1 的影响] 。 若要风电场达到最佳经济效益，须尽量 层流-湍流转捩修正的 SST k -ω 计算湍流模型。 避免尾流效应所带来的影响， 使风电场的排布方 该模型在近壁面区域有更好的精度和算法稳定 [ 7] ，[ 8] 式尽量合理。 性1 1 。 其中，粘性不可压缩三维 Navier-Stokes 前人对风电场的风力机最佳排布方式进行了 方程，基于雷诺时均（RANS ） 的连续性方程和动 大量研究， 然而大多是分析单机风力机的功率输 量方程分别为 出，或是风力机尾流的相互影响，基本没有考虑到 坠u i =0 （1） 地形对风力机功率输出的影响 [2] ～[16] 。 本文采用 坠xi FLUENT 软件， 基于三维Navier-Stocks 控制方程 （ ） 坠 （ ） 坠 坠 坠 坠 ρ u i ρ u i u j p u i 和适用于旋转流场分析的SST k-ω 湍流模型，以 坠t + 坠t =- 坠xi + 坠xj （μ 坠xj -ρ u i u j ） 美国可再生能源实验室 （ ） 风力机为