基于虚拟叶片方法的复杂地形风电场气动性能分析

简介

基于计算机流体力学（computational fluid dynamics，CFD）方法和虚拟叶片（virtul blade method，VBM）方法研究了风力机尾迹与复杂地形的相互作用，以实际风电场为例，分析了造成复杂地形风电场中风力机振动的主要原因，提出了一种基于CFD的快速分析风电场气动性能的方法，比较了雷诺平均（Reynolds-averaged，Navier-Stokes，RANS）和大涡横拟法（large eddy simulation，LES）求解方法在捕捉地形效应和尾迹及预测风电场功率性能方面的差异。研究分析发现，机组尾流和复杂地形效应造成的湍流强度过大是造成该风电场风力机运行时剧烈震动的原因，LES方法预测尾流的延迟衰减和更明显的尾流干扰作用导致风电场的发电量低于RANS方法。RANS方法过度预测湍流，导致湍流动量更快的扩散和尾流快速恢复。因此，CFD结合VBM分析复杂地形条件下风电场气动性能的方法，可实现复杂地形大型风电场性能的快速分析，可应用于风电场相应气动控制策略的制定和复杂地形风电场的微观选址。