基于致动线模型的偏航失准控制下两台串列风力机气动特性表征

偏航控制已被证明在缓解困扰风电场效率的尾流效应方面具有前景。本文采用致动线建模（ALM）方法模拟两台相距 $3 - 7$ 倍转子直径的串列风力机上的流动，上游转子偏航角从 $\gamma_1=0^{\circ}$ 变化至 $50^{\circ}$。旨在对一个简单风电场在偏航失准下的气动特性提供全面表征。随着偏航角增大，下游转子产生的功率增加，补偿了上游转子的功率损失，使得两台风机的总功率高于无偏航控制时。当偏航转子的上游尾流被重定向偏离下游转子平面时，实现最大功率输出。在下游转子后方，观察到二次转向现象，尾流同样从中线被重定向。致动线模型的使用还揭示了低 fidelity 模型无法捕捉的非定常气动特性。对于上游转子，偏航失准导致叶片局部攻角随时间变化，引起非定常载荷。下游转子部分浸没在偏航上游转子引起的偏转尾流中。当叶片转入和转出尾流亏损时，叶片经历循环载荷，导致气动载荷波动比上游转子更强。这些分析从气动性能、尾流剖面和与非定常特性角度，对偏航控制作用于两台串列转子提供了全面理解。研究所得见解可辅助风电场集体偏航控制策略设计，并为评估与偏航失准相关的疲劳损伤奠定基础。