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风力机气动载荷与尾流场研究的综述报告
近年来，风力发电已成为可再生能源领域的热点。风力机的设计和优化是风力发电的核心。而气动载荷和尾流场研究是风力机设计和优化的重要内容，因此，对于风力机气动载荷和尾流场的研究至关重要。
风力机气动载荷主要与风能转化过程中的气动力有关。其研究包括风力机的气动特性、叶片受力分析以及气动噪声产生等方面。根据研究对象不同，可以将气动载荷研究分为全机级研究和局部区域研究两种。
在全机级研究中，研究对象为整个风力机。通过数值模拟和实验测试方法，可以获得风力机受风载荷和气动力的分布情况，并进一步分析不同工况下的载荷和力矩分配情况，以为风力机结构优化提供依据。近几年来，德国、美国、中国等国的研究机构对风力机气动载荷进行了大量的研究。例如，法国风力能源集团（GWE）在风力机的气动特性研究中，运用快速模拟工具模拟了不同叶片数量、不同转速和桨距角的风力机模型，得出了最佳转速和桨距角组合条件，从而最大化风能转化效率。
局部区域研究则针对风力机的不同部位进行气动力分析。典型的研究对象包括叶片、塔筒和机舱等。例如，德国可再生能源研究所在叶片的气动性能分析研究中，利用数值模拟工具进行计算，探究了叶片的气动特性、力矩分配以及叶片边缘速度压力分布等重要参数，并对不同叶型进行评估和优化。
风力机尾流场研究则主要关注风力机运转时产生的尾流特性，包括尾流结构、尾流速度等方面。尾流场研究对于风力机间隔布局、悬挂方式和电缆长度等方案的优化起到了重要的作用。尾流研究主要采用数值模拟和实验测试相结合的手段。在数值模拟方面，主要使用CFD（计算流体力学）进行模拟；在实验测试方面，可通过测量风力机后方的风速和流动特性来实现。近年来，欧美各国和中国等地的研究机构对尾流场进行了大量的研究。例如，荷兰代尔夫特大学在风力机尾流场研究中，发现在一些条件下，对于风轮径与轴高比（R/H）较小的情况，尾流结构会发生变化，具体表现为尾流旋转干涉现象，再综合考虑其他因素如环境和地形等，优化风力机的布置方案，可避免干涉现象引起的能量损失。
总之，风力机气动载荷和尾流场研究是风力机设计和优化的重要内容，通过气动载荷和尾流场分析，能够提高风力机的转换效率，减小气动噪声和提高安全稳定性，对于风力发电行业的发展具有十分重要的作用。