风力机的尾迹结构、尤其是尾迹涡的组成,最终表征着作用在风力机叶片上的流体载荷。正确地设计和预估风力机叶片的载荷对风力机的设计非常重要,它极大地影响风力机的动力生成和结构安全,决定着变速器等其它机械装置的选择以及整个发电设备的价格。风力机尾迹流动的研究对提高风力机的流场分析、载荷预估和气动特性计算的准确性起着重要作用。此外,在风电场中许多风力机布置在一起,上游尾迹的湍流结构会影响下游风力机的疲劳载荷,使风力机的性能受到影响,功率输出减小。风力机尾迹流动的研究可以合理设计风电场,尽量减小风电场中风力机尾流的影响,使风电场的经济性达到最佳。本项目采用先进的流场测量方法结合数值模拟方法,全面系统地研究了水平轴风力机尾迹发生、发展、湮灭的规律,得出风轮流场尾迹区速度分布。在此基础上,采用广义经典涡流理论,结合叶素动量理论的研究方法,揭示风力机尾迹流场与风力机叶片之间的相互作用关系,通过环量与诱导速度的相互关系,建立了风力机叶片尾迹气动模型。研究成果对于改进风力机气动分析和工程设计,提高水平轴风力机空气动力学设计水平具有重要的学术意义及工程应用价值。
英文主题词Horizontal axis wind turbine;Wake, Aerodynamics;Hotwire anemometry;Numerical simulation