湍流入流对风机尾流影响的数值分析
风电场中的风机往往在大气湍流和风机尾流形成的复杂环境中工作,这要求对湍流入流下风机的气动性能与尾流结构进行深入的分析.本文基于致动线模型,采用在OpenFOAM基础上开发的ALMwindFarmFoam求解器,通过在计算域入口处生成满足连续性方程的随机脉动速度模拟湍流入流条件,并使用大涡模拟方法计算湍流作用下风机的气动特性及其尾流特征.通过对比均匀来流与湍流来流下不同位置的轴向速度、气动载荷及尾流涡量分布等数据,讨论与分析湍流入流对风机的影响.数值计算结果揭示了虽然两种入流条件下在转子平面的速度分布大体相似,但随着尾流的延伸,湍流流动对能量的运输性和耗散性很快凸显出来,这使得尾流轴向速度在径向趋于均匀分布,有别于均匀来流下在叶尖和叶根后方速度较大的现象.另外,均匀来流下的尾涡结构可以在下游四个转子直径内保持稳定,相反,湍流来流的干扰在下游迅速破坏叶尖涡和根涡的形态,增加了尾流的湍流程度.
风机设备 湍流入流 尾流场 致动线模型
宁旭 程萍 万德成
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240
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2018-08-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）