風(fēng)力機(jī)運(yùn)行對(duì)大氣邊界層影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、大氣邊界層位于大氣的最底部，是靠近地面、受到摩擦阻力影響最大的大氣區(qū)域，其重要特點(diǎn)是風(fēng)速的分布特性及湍流特性。而風(fēng)力發(fā)電正是利用了大氣邊界層的風(fēng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電，所以風(fēng)力發(fā)電必定會(huì)對(duì)大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)速及湍流有一定的影響。但是目前風(fēng)能的開發(fā)在缺乏對(duì)環(huán)境整體性評(píng)價(jià)下仍在飛速發(fā)展，如果開發(fā)計(jì)劃缺乏有力的科學(xué)論證，那么可能會(huì)帶來(lái)一些不良后果，所以深入研究風(fēng)力機(jī)對(duì)大氣邊界層的影響至關(guān)重要，并能夠?yàn)檫M(jìn)一步研究今后的能源發(fā)展戰(zhàn)略提供指導(dǎo)和依據(jù)。
　　

2、本文應(yīng)用Fluent軟件對(duì)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行對(duì)大氣邊界層的影響進(jìn)行數(shù)值模擬研究。由于涉及到大氣邊界層，所以本文在研究風(fēng)力機(jī)尾流特性的基礎(chǔ)上，也針對(duì)豎直方向上風(fēng)力機(jī)運(yùn)行對(duì)大氣邊界層的影響進(jìn)行分析總結(jié)。通過(guò)建立風(fēng)力機(jī)及風(fēng)場(chǎng)模型，并加載大氣邊界層函數(shù)、設(shè)置地表粗糙度來(lái)近似形成現(xiàn)實(shí)中的大氣邊界層速度分布情況，使模擬結(jié)果更加貼近實(shí)際。
　　首先分析單臺(tái)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行對(duì)大氣邊界層所造成的影響，得出風(fēng)力機(jī)下游的大氣邊界層內(nèi)速度及湍動(dòng)能的分布情況。雖然速度在

3、輪轂后一直緩慢回升，但回升速率逐漸降低，而且直至流場(chǎng)出口，仍然未恢復(fù)到入口的速度大??；湍動(dòng)能則沿高度的變化是先由風(fēng)輪處逐漸減小，后由于風(fēng)輪的攪動(dòng)繼續(xù)增大。隨后建立多臺(tái)風(fēng)力機(jī)模型，對(duì)多臺(tái)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行對(duì)大氣邊界層的影響展開研究。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力機(jī)的排列方式，選擇順列和錯(cuò)列兩種風(fēng)力機(jī)布置形式進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明，無(wú)論是順列還是錯(cuò)列的風(fēng)力機(jī)布置，在風(fēng)力機(jī)上空不同距離處，速度及湍動(dòng)能在沿流向的方向均呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，但是錯(cuò)列布置的流場(chǎng)中，無(wú)論