风力机的一类新型致动面模型

致动线模型已广泛应用于风力机仿真中。然而，标准致动线模型未包含机舱模型，而文献表明机舱会显著影响风力机尾流特性。标准致动线模型的另一缺点是，在更细的网格上无法分辨风力机叶片更多的几何特征。为缓解标准模型的这些缺点，我们开发了一类用于叶片与机舱的新型致动面模型，以考虑叶片更多的几何细节并纳入机舱的影响。在叶片致动面模型中，采用叶素法计算的气动力从由不同径向位置处翼型弦线构成的表面上分布。在机舱致动面模型中，力从实际机舱表面分布，其法向力分量以与直接力浸入边界法相同的方式计算，切向力分量利用摩擦系数与来流的参考速度计算。通过模拟周期排列机舱上的流动，对机舱致动面模型进行了评估。同时进行了致动面仿真与壁面解析大涡模拟。对比表明，致动面模型能够在非常粗的网格上给出可接受的结果，尤其在远尾流位置。需注意，尽管本工作将该模型用于风力机机舱，其亦适用于其他钝体。通过模拟 MEXICO（受控条件模型实验）风力机与一台水动涡轮上的流动，评估了致动面模型预测风力机尾流的能力。