基于自由涡尾流模型的风电场流动控制伴随优化

风电场流动控制旨在通过减少风机之间的气动尾流相互作用来提升风机性能。基于物理的动态风电场流动模型对于探索尾流重定向和动态诱导控制等控制策略至关重要。自由涡方法可为控制优化中的风机尾流动力学建模提供一种计算高效的方式。我们提出一种面向控制的二维与三维致动盘自由涡尾流模型来表示风机尾流。离散伴随方程的新颖推导使得在经济模型预测控制算法中能够高效进行基于梯度的优化的梯度评估。给出了双风机案例研究中平均功率最大化初步结果。利用二维模型发现了一种近似周期性的诱导控制信号，并支持了先前关于动态诱导控制以刺激尾流混合的研究结果。三维模型公式有效地模拟了偏航不对中下的卷曲尾流。在时变风向条件下，优化找到了同时展示尾流转向和平滑过渡至贪婪控制的解决方案。带有梯度信息的自由涡尾流模型展现出高效优化的潜力，并为进一步探索动态风电场流动控制提供了有前景的途径。