水平轴风力机尾流结构及其对风电场布局影响的研究

【摘要】能源是国民经济重要的物质基础,也是人类赖以生存的基本条件。国民经济发展的速度和人民生活水平的提高都有赖于提供能源的多少。由于传统化石能源的逐步耗竭,而且随着我国工业化的发展,生态恶化的问题越来越突出。不仅覆盖的范围越来越广,同时污染的程度越来越严重,开始逐渐从城市扩大到农村。风力发电作为一种清洁,高效的可再生能源已受到越来越多的关注。为了保证每台风力机的功率不受到影响,风电场中风力机之间的间距应该尽量的大,这样就避免了风力机之间尾流的相互影响,使得每台风力机都运行在理想工况。但是这样风电场的面积将进一步加大,还增加了风力机之间的电缆和并网线路的连接长度,使得经济成本大大提高。因此实际的风场中往往适当减小风力机的间距。但这样会使一些风力机处于另一些风力机的尾流中,使得下游风力机的性能和效率受到影响,从而影响整个风电场总的功率输出。因此有必要对风电场风力机尾流之间的影响进行研究。本课题的主要工作是对不同阵列形式的风力机的尾流的相互影响进行研究,从而对目前的风电场排布提出改进和优化。由于已有的实验数据往往是针对单台风力机尾流场,而对多机阵列的实验数据较少。因此本课题利用皮托管和风速仪对多种风力机阵列后的尾流场进行测量,然后通过CFD数值模拟对尾流场进行模拟验证。通过对比实验结果和数值模拟结果得出定性的尾流场规律。其中主要的内容和结论有：(1)本文利用实验和数值模拟对单台风力机尾流的速度场和压力场进行分析。利用单台风力机的尾流数据对串列和错列情况下的尾流场信息进行对比,可以得到不同风力机阵列情况下尾流相互影响的定性结论。结果表明：当风力机串列布置时,由于上风向风力机尾流的影响,下风向的风力机尾流的速度场和压力场发生了明显的降低,而且下风向风力机的功率也受到了影响。风力机错列布置时,下风向的风力机不仅受到同排风力机尾流的影响,而且受到上风向风力机尾流的影响。(2)利用致动盘模型对实际风电场串列情况下的尾流场进行分析,可以发现利用恒定载荷的致动盘方法获得的功率是小于风电场的实际运行数据的。这主要是由于在恒定载荷的致动盘方法中利用BEM方法获得的压力是平均压力,而不是叶片上的实际压力,这样就导致了压力差小于实际的压力差。而且可以发现当风力机运行在低风速情况时,第台风力机到第二台风力机的功率损失了35%左后,而随着尾流向后发展,后面风力机的功率变化不是很大,但是也有一定的影响。
【作者】夏巍巍；
【导师】杨瑞；
【作者基本信息】兰州理工大学，流体机械及工程，2014，硕士
【关键词】风力机；尾流场特性；阵列；实验研究；

【参考文献】
[1]管敬如.统一身份认证与用户组织结构管理在职业学校中的实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[2]曹军.三晋两周地区东周车马器研究[D].吉林大学,考古学及博物馆学,2014,硕士.
[3]张琪.S消防支队防火监督检查业务流程再造研究[D].大连理工大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[4]盛春.中日经贸关系研究[D].外交学院,国际关系,2004,硕士.
[5]范冬冬.小麦抗蚜虫基因PPA的花粉管通道法转化[D].河北科技大学,植物学,2013,硕士.
[6]熊斌.金属纳米粒子在生物成像与生物医学上的应用[D].湖南大学,2013.
[7]阎磊.软硬法混治在海关行政执法中的应用研究[D].天津大学,公共管理,2013,硕士.
[8]叶艳.对女性主义的怀疑[D].上海外国语大学,德语语言文学,2012,硕士.
[9]李莉.GIS环境下上海市机动车尾气污染研究[D].华东师范大学,环境科学,2004,硕士.
[10]李红玲.眼镜蛇毒金属蛋白酶激活和损伤内皮细胞的机制研究[D].遵义医学院,药理学,2013,硕士.
[11]于丽娟,宋宪平,王义达,马厚辉,杨熙鹏.鞍钢合理炉料结构的形成[J].钢铁.2003(11)
[12]李晶.中学英语教师公开课提问的个案研究[D].首都师范大学,学科教学,2014,硕士.
[13]彭嫚丽.论变更判决之诉[D].西南政法大学,诉讼法,2012,硕士.
[14]陈玉洁.固化结构“差不多”的多角度考察[D].湖南师范大学,汉语言文字学,2004,硕士.
[15]管政.层次分析法在H公司酒类供应商评价与选择中的应用研究[D].厦门大学,工商管理,2014,硕士.
[16]陈俊江.5型磷酸二酯酶抑制剂逆转MRP7介导多药耐药的机理研究[D].广东药学院,流行病与卫生统计学,2012,硕士.
[17]孙磊.话语标记语“可不是”的话语功能研究[D].河北师范大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[18]潘晓晨.图像压缩感知融合恢复算法研究[D].大连海事大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[19]钱杨媚.当代中国女性水彩画审美趋向研究[D].西安美术学院,美术学,2014,硕士.
[20]阿地力·吐尔逊.新疆初中物理学业水平考试与物理课程标准之间的一致性研究[D].新疆师范大学,物理（专业学位）,2013,硕士.
[21]周小钰.我国行政规章若干问题研究[D].复旦大学,法学,2012,硕士.
[22]刘仲.从实职到逐步虚设的辽代中书令[D].内蒙古师范大学,专门史,2013,硕士.
[23]刚爽.热处理对超音速火焰喷涂WC-17Co涂层性能的影响[D].西安科技大学,材料加工工程,2014,硕士.
[24]赵莲.初一学生形成良好数学认知结构的实验研究[D].云南师范大学,学科教学论,2003,硕士.
[25]颜营营.我国农村饮水安全问题研究[D].山东大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[26]中国化工信息中心吴昌权.科技成果管理信息化工作现状与发展[N].科技日报,2003-08-07.
[27]王军,伍水生,赵文波,王红琴,王亚明.钨酸铋可见光催化剂的研究进展[J].化工新型材料,2014,06:21-23.
[28]李文举.高硅煤中难熔性矿物质SiO_2的蒸发和气化模拟验证研究[D].华中科技大学,热能工程,2012,硕士.
[29]黄娟.精益生产理论在TET公司的应用研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[30]江文波.美日利率市场化比较研究[D].吉林大学,世界经济,2004,硕士.
[31]马迎淇.建国初期东北工业基地建设研究[D].吉林大学,中共党史,2014,硕士.
[32]彭敏.元结在湖南的文学创作及影响研究[D].西南民族大学,中国古代文学,2013,硕士.
[33]魏增进.几何造型元素在服装款式设计中的运用[D].广西艺术学院,艺术设计（专业学位）,2014,硕士.
[34]维克多（NshunguyimfuraVictor）.基于断言的AMBER处理器验证[D].北京理工大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[35]许君德,赵冬梅,张东英,张旭,刘明慧,雷兴.基于双数据源的地区电网故障诊断实用化应用[J].电力系统自动化,2006,13:68-72.
[36]邱瑞.类泛素分子Urm1修饰相关蛋白及大肠杆菌ExoI蛋白的结构与功能研究[D].复旦大学,遗传学,2011,博士.
[37]李洋.纳米光机械耦合系统奇异物理性质的理论研究[D].上海交通大学,2014.
[38]臧玉卫.股指期货在我国的应用研究[D].天津大学,2003.
[39]惠恩健.佛手片、砂仁等中医理气药的有效成分溶出规律研究[D].浙江中医药大学,中医临床基础,2013,硕士.
[40]王可.河南省文化产业发展趋势研究[D].郑州大学,新闻与传播（专业学位）,2013,硕士.
[41]刘可.秦岭河谷型乡镇建筑布局模式研究[D].长安大学,建筑设计及其理论,2014,硕士.
[42]邱望志.燃油热熔釜热效优化分析及设计[D].西安工业大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[43]王小明.一叶萩碱的提取工艺及抗疲劳活性的研究[D].吉林农业大学,发酵工程,2012,硕士.
[44]宋丽萍,佘光辉.深圳绿化树种选择智能决策支持系统的构建[J].南京林业大学学报(自然科学版),2005,02:87-91.
[45]周鹏飞,方波.动态环境下集装箱码头堆场出口箱箱位分配建模与算法研究[J].控制与决策,2011,10:1571-1576.
[46]林鹿堃.基于UML序列图模型的软件测试研究[D].西安电子科技大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[47]王习文.纳米四氧化三钴系化合物的合成及其超级电容性能的研究[D].中南大学,2012.
[48]程学云,陈继红.XML与关系数据库的双向转换及其在Web挖掘中的应用[J].南通大学学报(自然科学版),2005,04:68-71.
[49]胡彩平,倪志伟,卢亦娟.Naive-Bayes模型及其在范例推理中的应用[J].微机发展,2003,05:23-25.
[50]李新冲.20世纪后半期中国大陆学者的西方史学史研究发展[D].扬州大学,史学理论及史学史,2011,硕士.