力学季刊

作者：刘明, 王伯福

关键词：风力机尾迹；大涡模拟；致动线；本征正交分解；动力学模态分解

水平轴风力机的尾迹对风电性能和下游风力机疲劳载荷有重要影响．本文采用致动线模型(Actuator line method, ALM)的大涡模拟方法(Large-eddy simulation, LES)研究了NREL-5MW风力机尾迹的时空演化特征．从获得的瞬时场可以看出叶尖涡向下游发展后变成涡环，涡环失稳产生大量涡丝，涡丝重连生成小尺度涡环，小尺度涡环进一步破碎成更小的湍流结构．从平均场可以看出来流经过风力机后，速度发生台阶式降低，速度亏损剖面形状为W形．随着尾迹向下游发展，尾迹速度逐渐恢复且湍流强度逐渐增大，直至风力机后5个转子直径处速度亏损剖面的形状变为U形，但湍流强度的峰值开始降低．通过本征正交分解方法(Proper orthogonal decomposition, POD)和动力学模态分解方法(Dynamic mode decomposition, DMD)分析发现，风力机尾迹演化过程中叶片旋转的相关模态、涡环模态都可以被很好地捕捉到．

来源：2022年第4期

《力学季刊》期刊编辑部

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