风力机尾流场的实验研究

《风力机尾流场的实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第!"卷第!期四川理工学院学报!自然科学版"=',>!"?;'>!!#$%年%月&'()*+,'-./01(+*2*/34)5/67'-.0/4*0489*:/*44)/*:!;+6()+,.0/4*049!#$%文章编号!!"#$%!&'(")*!'#*)%**)$%*&+,-!!*.!!/"$01.2324.)*!'.*).*&风力机尾流场的实验研究$$!!!!杨瑞$夏巍巍$张癉龙$王久鑫!$M甘肃省风力机工程技术研究中心"兰州"B##K##!M兰州理工大学能源与动力工程学院"兰州"B##K#$55摘5要!为了获得风力

2、机的尾流场信息$同时为大型风力机的尾流场研究提供参考依据$利用轴流式风机提供来流风速$使用皮托管和手持风速仪对无风力机情况和单个小型风力机的尾流场进行测量$获得尾流区域的速度场%压力场以及诱导速度场的分布规律&结果表明'对于无风力机的情况$在同一测量断面处的风速随着半径的增加而逐渐减小#对于有风力机时$在同一测量断面处的风速随着测量半径的增加先增加后逐渐减小#对于不同测量断面$随着测量间距的增加$在同一角度的速度值的变化趋势逐渐变小&通过尾流的诱导速度曲线可以发现$在同一测量断面处的诱导速度随测量半径的增加呈下降趋势$而对于不同截面$同一角度的

3、诱导速度曲线会相互交叉&关键词!风力机#实验研究#速度场#压力场#诱导速度场中图分类号!NOJB文献标志码!@湍流模型"数值模拟了不同风速下风力机风轮的流动引言%%&特性#张玉良等!!##"$利用大涡模拟对定桨距风力风力机是将自然界的风能转化为机械能并获得电机进行三维绕流场进行数值预测'还有一类是实验研%$&能的装置"当风经过风力机后流场的变化很大'尾流究"主要的方法有风洞实验和外场实验'风洞实验主区的发展主要为近尾流区和远尾流区"近尾流区的研究要是针对缩比的大型风力机"利用热线风速仪或者主要是功率提取的物理过程和风机性能"而远尾流区的UV=技

4、术获得尾流区域的速度场和压力场分布'如"%K&研究重点是尾流模型(地形影响(湍流模型的恰当选胡丹梅等利用UV=技术对单个风力机的尾流场的速取%!&'%D&度场进行测量"主要针对近尾流场区域#郭静婷对不现有的研究大致可以分为三类'一类是对风力机同间距的风力机的尾流特性进行实验研究"得出了速尾流模型的理论研究"通过建立简化的尾流模型对风度场和涡量分布'外场实验研究由于受到实验环境的力机尾流区速度分布"以及对处于尾流区的风力机性影响"主要针对的是中小型风力机"测得尾流场的相关能所受到的影响进行研究'另一类是对风力机的数值信息"然后利用相似理论对大型风

5、力机的尾流场进行模拟研究"该方法主要是基于PQR的方法对单机和多研究'机阵列的尾流场进行数值模拟"从而对提出的模型进本文主要是利用皮托管和风速仪对单个小型风力行验证"以及为基础的流动机理研究提供参考'如"刘机的尾流场进行测量"获得远尾流场的速度和压力信%B&楠等!!##J$以水平轴风力机风轮为研究对象进行息"为大型风力机的尾流场研究提供参考依据"同时为数值模拟"采用不可压;S.方程和TS!..N两方程多机阵列的尾流干扰实验提供实验对比'收稿日期!!#$BC$$C#$基金项目!国家自然科学基金!$$$D!##E"#教育部博士点基金项目!$$#DF

6、G@##%"作者简介!杨瑞!$E"#C"$男$河南夏邑人$副教授$博士$主要从事风力机尾流方面的研究$!9CH+/,"IJ$$#E"BEKL$DBM0'H!%四川理工学院学报!自然科学版"????????????!#$%年%月$!>KHY5"塔架高度为$>KH"所用仪器见表$'$实验原理表!实验设备将一台风力机布置在三台">KTW的轴流式风机设备名称型号Y测量范围数量精?度变频器[%#TW$台前"分别测量每台风力机后BR(KR(JR三个截面的压手持风速仪@=S#"$台]B^]#>$<:65力场和速度场等参数"根据不同测量截面的速度场(压精密型

7、压差风速仪U$!#.$台]#>K^]#>BHY5力场(诱导速度的变化"得出风力机尾流场的变化规律'电流表E#!#$台]!^电压表E#!#$台]$^由于风力机的尾流场是沿塔架两侧对称的"可以简测量板直径为$>B"$个化测量一侧的尾流场信息"测量范围的选取主要是根据皮托管长度为BH$根铁架高度为!H!个%"&&4*5'*公式)蓄电池$个$#$控制器$台!"!!$$风轮槡$#!$)6)实验场地式中$为轴向诱导因子'根据贝茨极限的最大风能利考虑到室外环境自然风和天气因素对实验结果的%J&用系数为#>KEB时$X$YB可知"当风轮的半径为影响"选用封闭

8、的室内环境'#>KBKH时"远尾流区的半径约为#>"KDH'但由于该模型是简化的理论模型"只能作为参考依据"同时为了B实验步骤和数据整理对外界大气的速