风场与风力机尾流模型研究

发布时间：2020-05-29 05:51

【摘要】： 风力发电技术作为新能源技术的一种,近几年来在我国已经初步成熟。在分析国内外风电技术现状的基础上,通过对葛劳渥旋涡理论的介绍,应用直流电产生的磁场模拟流经叶片后产生的尾流的特性,得出漩涡的诱导速度与磁场强度的关系,求出相应的关系式。 本文采用平均风速分量和湍流分量相叠加的风速模型。在这种模型中,平均风速可在一定的时间尺度内保持不变,风速的变化由湍流分量给出。风场内的大气流动平均速.度符合威布尔(Weibull)分布函数,而湍流分量通过对随机过程的基本理论的研究,应用修正的Von Karman函数来描述自然界风的分布,在比较几种现有风速模型的基础上采用了一种基于自回归理论的风速模型,用Yule-Walker方程确定出自回归模型的各自回归系数,用自回归模型表示,得到风速模型的表达式。通过对比实际风速变化和风速模型的仿真结果,验证了这种风速模型的正确性。研究常用的风力机风轮转矩输出数学计算模型,采用基于叶片微元受力分析的风力机风轮转矩计算模型进行建模仿真,确定出输出功率的变化。、 在风电场中,由于尾流的影响,坐落在下风向的风电机组的风速将低于坐落在上风向的风电机组的风速。Jensen模型较好地模拟了平坦地形的尾流情况。而Lissaman提出的针对各台风机的位置高低变化建立的Lissaman模型,较好地近似模拟有损耗的非均匀风速场。由于机组间尾流效应的影响,根据在某一风向上游风力机对下游风力机的遮挡及遮挡面积的不同,模拟了下游风力机风速的变化。并对下游风力机受上游风力机的投影的遮挡面积、两个风电机组的距离与风轮半径的比值,及各台风机的位置高低不同等参数对下游风力机风速的影响进行了分析,进而确定出较理想情况下,下游风力机离上游风力机的距离和尾流效应对风机输出功率的影响,并进行了实例分析,证明了该模型的有效性。
【图文】：

常流动的动量方程，来讨论理想状态下的风力发电机的最大风能利用系数。贝兹理论〔42]的假设条件如下:(1)风轮流动模型可简化成一个流管，如图2一1所示;(2)风轮没有锥角、倾角和偏角，这时风轮可简化成一个平面桨盘;(3)风轮叶片旋转时没有摩擦阻力，，风轮前未受扰动的气流静压和风轮后的气流静压相等;(4)作用在风轮上的推力是均匀的。图2一1风轮流动的单元流管模型假定空气是不可压缩的，连续性条件可以表达为:又K=SV二又K (2.1)

当风轮旋转时，通过叶尖的气流随后成螺旋状，各后缘旋涡本身也成螺旋状。同样的，靠近轮毅处的螺旋状气流也将其作用加于其它叶片的轮殷旋涡。为了确定速度场，可以用附着涡来代替各个叶片的作用。因此风轮的旋涡系如图2一3所示:附.润附价湃旋后修旅湃a)低速风轮b)高速风轮图2一3风轮的旋涡系在空间给定一点处的风速，可以看作是未受干扰的风速和旋涡系的诱导速度的合成。旋涡诱导速度本身又可看成是以下三个旋涡系叠加的合速度:一、以风轮轴线为中心的旋涡;二、附着在各个叶片上的旋涡;三、从各个叶尖流出的螺旋状漩涡。2.2.2对应电路与诱导速度的确定从流体力学可知，和直流电产生的磁场相同，并且漩涡的诱导速度可由毕奥一萨伐尔定律和安培定律求得娜l。 眨眨眨不不一一lll一 一‘‘ ‘申心.城环琅早段图2一4对应电路模型
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK83

【引证文献】

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本文编号：2686502