風(fēng)電場(chǎng)氣流數(shù)值模擬與風(fēng)力機(jī)翼型研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會(huì)的電力需求不斷攀升。在能源消耗，環(huán)境壓力越來(lái)越大的今天，節(jié)能和環(huán)保成為了時(shí)代的主題。風(fēng)力發(fā)電作為一種低碳的能源形式和較成熟的能源技術(shù)，在人類(lèi)歷史上有著悠久的應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著石油煤炭資源的逐漸枯竭，風(fēng)力發(fā)電有重新煥發(fā)了青春。
　　 前人針對(duì)風(fēng)場(chǎng)的外場(chǎng)做過(guò)很多的工作，更多的是宏觀經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并未對(duì)具體的外場(chǎng)中尺度風(fēng)況進(jìn)行定性分析。風(fēng)力機(jī)組的運(yùn)行受到環(huán)境因素的影響很大，特定地形條件下的氣流，如山地

2、風(fēng)場(chǎng)的負(fù)切變；特定的空氣質(zhì)量，如沙塵和表面粗糙度的變化引起的葉片變形：特定情況下使用襟翼增大風(fēng)輪的捕風(fēng)能力。前人做過(guò)很多對(duì)翼型的研究，但是，對(duì)翼型的研究往往忽略了風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際情況。本文就結(jié)合風(fēng)場(chǎng)外場(chǎng)風(fēng)特性和脈動(dòng)風(fēng)的影響因素對(duì)翼型進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
　　 CFD方法是研究流體力學(xué)問(wèn)題的的重要途徑。應(yīng)用商用軟件Fluent的UDF功能，編譯平地的風(fēng)速剖面曲線。通過(guò)Gambit建立地形的幾何模型，模擬不同地形條件下風(fēng)速變化規(guī)律。結(jié)合風(fēng)速

3、的變化，提出翼型運(yùn)行的特點(diǎn)和脈動(dòng)風(fēng)速的數(shù)學(xué)模型。在分析脈動(dòng)風(fēng)速對(duì)翼型氣動(dòng)性能影響的基礎(chǔ)上，結(jié)合幾種翼型的變化進(jìn)行綜合分析。
　　 風(fēng)電場(chǎng)作為風(fēng)力發(fā)電的載體，受到自然因素的影響很大。其中風(fēng)電場(chǎng)位置的選擇和機(jī)組的布置，直接關(guān)系到風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效果。了解復(fù)雜地形環(huán)境下的風(fēng)能分布，能避開(kāi)不利地形條件，通過(guò)地形外場(chǎng)風(fēng)速模擬得到了一些重要結(jié)論。在山脊地形的二維模擬中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于緩坡地形，風(fēng)資源開(kāi)發(fā)的價(jià)值很大，山頂?shù)娘L(fēng)速增加非常明顯。陡坡山體造成

4、外流場(chǎng)湍流形成了速度分布的不規(guī)律，在背風(fēng)坡還形成了回流。陡坡數(shù)量較多的起伏地形不利于風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)；但是在最高的峰頂有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值，最高山頂離地100m高度的風(fēng)速增量多達(dá)0.5倍。二維模型的背風(fēng)坡發(fā)生的回流現(xiàn)象在三維圓形山體模型上沒(méi)有發(fā)生。針對(duì)懸崖地形的外場(chǎng)分析，應(yīng)該盡量避免在該地形條件下布置風(fēng)力機(jī)機(jī)組，并與懸崖保持一定距離。在峽谷出口的兩座山體頂部，風(fēng)資源優(yōu)勢(shì)明顯。背風(fēng)坡對(duì)負(fù)切變的形成影響要大于迎風(fēng)坡的作用等等。
　　 通過(guò)分