基于致动盘方法的多台风力机尾流数值模拟研究的任务书.docx

基于致动盘方法的多台风力机尾流数值模拟研究的任务书
任务书
一、背景
风力发电是当前可再生能源中应用最广泛的能源之一。尾流效应是风力机阵列运行中必须要考虑的关键问题，因为尾流会影响后续风力机的性能。尾流的互相干扰会导致风力机性能降低，损失输出功率，增加振动与噪声等问题。目前，研究方向之一是采用多台风机阵列，从而进一步提高风力发电的整体性能。因此，对于多台风机尾流效应的研究不但对促进风力发电站的建设具有重要意义，也有助于优化风力发电机组的布置和优化风力机的脆弱性。
基于这样一种背景，我们本次研究探寻致动盘方法下多台风力机尾流数值模拟的问题，旨在寻找科学的计算模拟方法，为风力发电站优化布置提供技术支持。
二、研究内容
1.掌握风力机多机组阵列性能模拟原理以及致动盘方法的应用。
2.建立多台风力机阵列尾流的数值模拟模型，分析不同机位的尾流状态及互相干扰现象。
3.进行数值模拟模型的仿真分析，研究不同机位风力机阵列的动力特性、功率损失等关键参数的变化规律。
4.进行优化计算，改善风力机布置方式，提高风力机利用效率，为风力发电站提供数据支持。
三、研究目标
1.通过对多台风力机尾流的数值模拟分析，揭示阵列中风力机排列方式对发电效率的影响。
2.提出阵列中风力机排列优化的建议，并进行效果验证，提高风力发电站的利用效率。
3.深入理解致动盘方法在风力机尾流研究中的应用，为今后同类问题的研究打下基础。
四、研究方法
（1）理论分析法
通过对风力机多机组阵列性能模拟原理的分析，确定致动盘方法的应用方案。
（2）计算模拟法
基于理论分析,建立不同机位的风力机尾流的数值模拟模型，采用CFD软件进行数值模拟。
（3）优化分析法
根据数值模拟计算结果分析风力机布置方式的优化，选取适宜的方案并进行优化计算，得到最佳的布局方案。
五、预期结果
1.建立基于致动盘方法的多台风力机尾流数值模拟模型，分析不同机位的尾流状态及互相干扰现象。
2.探究不同机位风力机阵列的动力特性、功率损失等关键参数的变化规律。
3.以模拟数据为基础，进行权衡利弊，提供合适的风力机布置方案，具有较高的科学性和可操作性。
4.优化风力机布置，提高风力机利用效率，为风力发电站优化布局提供技术支持并提高发电效率。
六、研究进度
第一阶段：文献调研，理论分析，建立多机组阵列数值模拟模型。时间：2周。
第二阶段：采用CFD软件进行数值模拟，分析不同机位的尾流状态及互相干扰现象。时间：4周。
第三阶段：对模拟结果进行权衡利弊并甄选优化方案。时间：2周。
第四阶段：建议实施风力机布置方案，并验证实施效果。时间：4周。
七、参考文献
1.徐鸣冰,梁松松,席光玉,等.带定常干扰滑移流场的致动盘模拟[J].工程力学,2019,36(11):47-58.
2.张蔚阳,何勇,王涛,等.大型风电场多机组尾流和气动相互作用的数值模拟[J].能源动力工程,2020,34(11):935-940.
3.杜飘昊,郑宇,彭明勇,等.质粒编码优化算法在风电机组优化设计中的应用[J].机械科学与技术,2019,228:21-27.
4.张凯,曹明全.大规模风力机阵列的尾流数值模拟[J].水利水电科技进展,2014,34(33):145-148.