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基于大涡模拟的风力机尾流湍流特征的研究
  • ISSN号:0254-0096
  • 期刊名称:《太阳能学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK83[动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
  • 作者机构:[1]内蒙古工业大学能源与动力工程学院,呼和浩特010051, [2]内蒙古工业大学风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室,呼和浩特010051
  • 相关基金:内蒙古工业大学风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室开放课题(201412);国家自然科学基金(51366010);内蒙古自治区重大基础研究开放课题(20120905)
中文摘要:

采用大涡模拟法(LES)对自行开发设计的100W小型水平轴风力机在来流风速为8m/s、湍流强度为0.4%时的尾流进行数值模拟计算,计算中提取流场稳定后的x、y、z3个方向的瞬间速度、压力等参数的600个数据样本,计算得到尾流(1≤y/d≤20)内轴向速度和湍流强度的均方根值,分析风力机尾流内时间平均轴向速度、湍流强度及涡结构等的特征。结果表明:在y/d=5风轮下游位置,轴向速度亏损仍很严重,仅约为来流风速的50%。且在州≤5的范围内尾流宽度均略大于风轮直径,尾流膨胀现象不明显。一直到y/d〉17以后的位置,尾流效应才开始变得不明显;与来流的低湍流特性相比,尾流内的湍流强度大幅提高,在y/a=5位置,湍流强度达到最大,最大湍流强度值为来流湍流强度的30倍,且在近尾流区域存在的4个湍流峰值分别对应叶片的叶尖和叶根位置。

英文摘要:

100 W self-designed horizontal axis wind turbine in wake with free stream velocity of 8 m/s at the inlet and turbulence intensity (TI) of 0.4% was numerically simulated and calculated by large Eddy simulation (LES). 600 data samples, such as instantaneous velocities and pressure in x, y and z direction after the flow field becoming stable were extracted in the calculation, the calculation obtained the root-mean-squares of axial velocity and the turbulence intensity (T I) in wake (l≤y/d≤20) and analyzed time-average axial velocity, turbulence intensity and vorticity structure etc. characteristics. The results showed that the axial velocity is still very serious loss at the y/d=5 wind turbines downstream position, only about 50% of the wind to flow. And the width of the wake is little larger than the wind wheel diameter when y/d≤5, the wake expansion is not obvious. When y/d〉 17, the wake influence starts becoming non-obvious. TI in wake of the wind turbine increases considerably. The maximum TI is observed at the y/d =5, which is 30 times as big as the free- stream TI at the inlet. In the TI curves, 4 turbulence peaks are observed in the near-wake in the region corresponding to positions of blade tip and root.

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期刊信息
  • 《太阳能学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国可再生能源学会
  • 主编:
  • 地址:北京市海淀区花园路3号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:
  • 电话:010-62001037
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-0096
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2082/TK
  • 邮发代号:2-165
  • 获奖情况:
  • 1992年北京新闻出版局评比全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:20390