基于致动盘方法的多台风力机尾流数值模拟研究
发布时间：2021-08-28 12:42
由于风力机运行过程中对来流动能的吸收,其下游风速降低,湍流强度增加,这种现象被称为尾流效应。尾流效应会造成风电场发电功率的降低以及叶片载荷的上升,因此对尾流效应进行深入研究有利于风电场的选址工作和安全有效的运行。相对于传统线性方法计算尾流流场精度不足的问题,非线性的CFD方法有较高的精度并可以很好的捕捉复杂的流动状况。实际风电场范围较大,而风力机的尺寸较小,这增加了网格分辨率的跨度,也加大了计算量。因此选用能够平衡计算时间和精度的RANS方法,工程上常用的k-ε湍流模型和致动盘方法对单台和多台风力机尾流流场进行计算。对标准k-ε湍流模型进行改进,以适应单台和多台风力机尾流的模拟。针对标准k-ε湍流模型计算风力机尾流时,速度恢复过快的问题,同时增加湍动能源项和耗散率源项,并使耗散率源项参数沿径向呈抛物线分布,从而提高单台风力机模拟精度。针对固定源项不能考虑来流条件变化的问题,提出了可变源项方法,使之可以适应来流条件的变化,从而高多台风力机模拟的精度。以平坦地形为研究对象,讨论了边界条件、湍流模型参数和网格变化对流场的影响。风力机处于大气边界层流场内,准确的模拟大气边界层流场是提高风力机尾...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
017和2050年我国到增必一次能源消耗量和可再生能源构成对比[4]
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实测数据的西北地区风电场风场及尾流特性分析[J]. 李万润,栾雪涛,王雪平,杜永峰,李爱群. 东南大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]基于高斯过程的风电场尾流功率代理模型[J]. 王一妹,刘永前,李莉,韩爽. 工程热物理学报. 2018(04)
[3]基于k-ε模型模拟平衡态大气边界层的比较研究[J]. 罗凯文,杨易,谢壮宁. 工程力学. 2018(02)
[4]基于高斯分布的风电场尾流效应计算模型[J]. 张晓东,张梦雨,白鹤. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(05)
[5]气动弹性影响下复合材料风力机叶片结构设计[J]. 陈进,李松林,沈文忠,郭小锋. 太阳能学报. 2017(05)
[6]基于风轮平均风速的风电场致动盘模型[J]. 韩星星,许昌,刘德有,Wenzhong Shen,郑源,张明明. 工程热物理学报. 2016(03)
[7]致动盘模型在风电场上的应用[J]. 杨瑞,夏巍巍,王婷婷,李金龙. 兰州理工大学学报. 2016(01)
[8]基于改进致动盘和拓展k-ε湍流模型的风力机尾流数值研究[J]. 许昌,韩星星,王欣,刘德有,郑源,SHEN Wenzhong,张明明. 中国电机工程学报. 2015(08)
[9]基于FlowVision的水平轴风力机偏航气动性能研究[J]. 陈晓明,康顺,左薇. 工程热物理学报. 2014(09)
[10]基于非线性升力面方法的风力机尾迹数值模拟[J]. 仇永兴,康顺. 工程热物理学报. 2012(12)
博士论文
[1]风力机尾流效应数值模拟研究[D]. 杨祥生.南京航空航天大学 2016
[2]水平轴风力机气动失谐影响的研究[D]. 陈晓明.华北电力大学 2015
[3]基于自由涡方法的控制过程中风轮气动特性研究[D]. 仇永兴.华北电力大学 2015
[4]复杂地形风资源特性的数值模拟研究[D]. 梁思超.华北电力大学 2015
[5]风力机尾流数值模拟及风电场机组布局优化研究[D]. 田琳琳.南京航空航天大学 2014
硕士论文
[1]风电场建模和仿真研究[D]. 孙建锋.清华大学 2004
本文编号：3368532
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
017和2050年我国到增必一次能源消耗量和可再生能源构成对比[4]
Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｏｔａｌ?ｐｒｉｍａｒｙ?ｅｎｅｒｇｙ?ｄｅｍａｎｄ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ?ｆｒｏｍ?１９９０?ｔｏ?２０１５＾４＾??啸⑵?ｍｍｍ??５０００???ｆ?＇?９０，ｊ／＂?．?峻廣??４５ＣＫ３?????．．．．．???４〇〇〇??＿｜???＿｜?＿?生＿?画．液体、气体）??３５００?＂?＂?Ｅ／?＇?－?＾?７０％?＿?水策???爽？》夢５．??Ｉ＞?＊?－ｊ?ｄ太阳能???－—．．．——?—?６０％???．—?、…、雌???Ｗ＾Ｌ——＾??．．．一一—＇■?■?——??＿???■??２０１７?２０５０?＼??当前?２０＜＼＼??＿酿屎油?娜?＼??：ｓ麵气?圓核能?０％?Ａ???ａ可再生麟?＿??
Ｆｉｇ．?１－３?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?Ｃｈｉｎａ＇ｓ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ?２０１７?ａｎｄ?２０５０＾４＾??１．１．２风电现状??根据全球风能理事会统计，２０１８年全球新增风电装机容量５１．３ＧＷ，仅２０１７年有４．０％的下降，如图１－４所示，自２０１４年以来，尽管全球部分市场量起起伏伏，但仍能保证每年５０ＧＷ左右的新增装机［５］。如图１－５所示，截０１８年，全球累计风电装机容量己有约５９１ＧＷ。２０１８年陆上新增装机容６．８ＧＷ，中国和美国的市场依然是主要的增长点，分别新增２１．２ＧＷ和７．６ＧＷ欧洲市场新增容量９ＧＷ，比２０１７年减少了?３２％；非洲、中东、拉丁美洲和南亚的发展中国家市场新增容量４．８ＧＷ。２０１８年海上新增装机容量４．５ＧＷ，模与２０１７年相同。??据中国风能协会（简称ＣＷＥＡ）的年终统计数据［６１，如图１－６所示，２０１年全国风电新增装机容量２１１４．３万千瓦（不含香港、澳门和台湾省，下同），??同比增长７．５％；累计装机容量达到２．１亿千瓦，同比增长１１．２％。区域装机况来看，六大区域的新增装机容量占比分别为中南（２８．３°／。）、华北（２５．８％）；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实测数据的西北地区风电场风场及尾流特性分析[J]. 李万润,栾雪涛,王雪平,杜永峰,李爱群. 东南大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]基于高斯过程的风电场尾流功率代理模型[J]. 王一妹,刘永前,李莉,韩爽. 工程热物理学报. 2018(04)
[3]基于k-ε模型模拟平衡态大气边界层的比较研究[J]. 罗凯文,杨易,谢壮宁. 工程力学. 2018(02)
[4]基于高斯分布的风电场尾流效应计算模型[J]. 张晓东,张梦雨,白鹤. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(05)
[5]气动弹性影响下复合材料风力机叶片结构设计[J]. 陈进,李松林,沈文忠,郭小锋. 太阳能学报. 2017(05)
[6]基于风轮平均风速的风电场致动盘模型[J]. 韩星星,许昌,刘德有,Wenzhong Shen,郑源,张明明. 工程热物理学报. 2016(03)
[7]致动盘模型在风电场上的应用[J]. 杨瑞,夏巍巍,王婷婷,李金龙. 兰州理工大学学报. 2016(01)
[8]基于改进致动盘和拓展k-ε湍流模型的风力机尾流数值研究[J]. 许昌,韩星星,王欣,刘德有,郑源,SHEN Wenzhong,张明明. 中国电机工程学报. 2015(08)
[9]基于FlowVision的水平轴风力机偏航气动性能研究[J]. 陈晓明,康顺,左薇. 工程热物理学报. 2014(09)
[10]基于非线性升力面方法的风力机尾迹数值模拟[J]. 仇永兴,康顺. 工程热物理学报. 2012(12)
博士论文
[1]风力机尾流效应数值模拟研究[D]. 杨祥生.南京航空航天大学 2016
[2]水平轴风力机气动失谐影响的研究[D]. 陈晓明.华北电力大学 2015
[3]基于自由涡方法的控制过程中风轮气动特性研究[D]. 仇永兴.华北电力大学 2015
[4]复杂地形风资源特性的数值模拟研究[D]. 梁思超.华北电力大学 2015
[5]风力机尾流数值模拟及风电场机组布局优化研究[D]. 田琳琳.南京航空航天大学 2014
硕士论文
[1]风电场建模和仿真研究[D]. 孙建锋.清华大学 2004
本文编号：3368532
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