| 轮毂高度差或上游风力机偏航角对风力机总功率输出的影响 |
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| 引用本文： | 杨从新,何攀,张旭耀,张亚光,金锐. 轮毂高度差或上游风力机偏航角对风力机总功率输出的影响[J]. 农业工程学报, 2018, 34(22): 155-161 |
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| 作者姓名： | 杨从新 何攀 张旭耀 张亚光 金锐 |
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| 作者单位： | 1. 兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州 730050; 2. 甘肃省流体机械及系统重点实验室，兰州 730050;,1. 兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州 730050;,1. 兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州 730050;,1. 兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州 730050;,1. 兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州 730050; |
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| 基金项目： | 国家重点基础研究发展（973计划）（2014CB046201） |
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| 摘 要： | 为了研究风力机间轮毂高度差或上游风力机偏航角对风力机总功率输出的影响,该文以NREL5MW风力机作为研究对象,基于OpenFOAM开源软件,使用致动线模型和大涡模拟相结合的数值方法。首先对致动线模型中的重要参数高斯分布因子(ε)做了研究,并对数值方法做了可靠性验证;其次对风力机不同叶尖速比下的尾流速度特性进行了分析;最后研究了2种能减小上游风力机尾流效应而使下游风力机输出功率增大的方法。结果表明:在致动线模型中,风轮直径上有50个网格节点,ε取值为1.6倍的网格尺度时,风力机功率的相对误差最小,为1.1%;风力机尾流速度分布与叶尖速比有关,叶尖速比较大时,近尾流区的速度亏损大,尾流场的速度恢复比较快,叶尖速比比较小时,近尾流区的速度亏损小,尾流场的速度恢复比较慢;串列风力机轮毂高度不同或上游风力机存在偏航角时,可以增大下游风力机功率输出从而增大2台风力机的总功率输出。在入流速度为7 m/s,两台风力机间距离为6倍风轮直径的条件下,当上游风力机轮毂高度减去下游风力机轮毂高度的差值为0.25、0.5和0.75倍的风轮直径时,相比于上、下游风力机不存在轮毂高度差,下游风力机功率输出依次增大了1.36、2.50、4.50倍,2台风力机总功率依次增大了20%、56%和66%。当上游风力机偏航角为15°、30°和45°时,相比于上游风力机偏航角为0°,下游风力机功率输出依次增大了1.58、3.36和4.26倍,两台风力机总功率依次增加了18%、30%和22%。此研究结果可为探究提高风场总功率输出的方法提供参考。
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| 关 键 词： | 风力机；数值分析；尾流；偏航角；轮毂高度差；总功率输出；致动线；OpenFOAM |
| 收稿时间： | 2018-07-29 |
| 修稿时间： | 2018-10-05 |
Influence of hub height difference or upstream wind turbine yaw angle on wind turbines total power output |
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| Yang Congxin,He Pan,Zhang Xuyao,Zhang Yaguang and Jin Rui. Influence of hub height difference or upstream wind turbine yaw angle on wind turbines total power output[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018, 34(22): 155-161 |
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| Authors: | Yang Congxin He Pan Zhang Xuyao Zhang Yaguang Jin Rui |
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| Affiliation: | 1. School of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China; 2. Key Laboratory of Fluid Machinery and Systems, Lanzhou 730050, China;,1. School of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China;,1. School of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China;,1. School of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China; and 1. School of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China; |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | wind turbine numerical analysis wake the yaw angle hub height difference total output powers actuator line OpenFOAM |
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