风电场中风力机累积尾流的分析解

本文求解了风电场阵列中单台风力机质量与动量守恒的近似形式。该解是一个相当简单的显式关系，可预测任意布局风电场内的流向速度分布。由于该模型是通过直接求解受上游风力机尾流影响的单台风力机流动控制方程得到，预测风电场流动无需借助特定的叠加技术。利用一组风电场阵列的大涡模拟（LES）研究了自相似性以及所谓风力机尾流动量亏缺守恒的有效性。模拟在风电场中存在和不存在某些特定风力机的情况下进行。这使我们能够系统地研究建立解析模型所依据的若干假设。还提出了动量亏缺守恒的修正版本，以在较短的下风向距离以及风电场深处风力机的远尾流中提供稍好的结果。模型预测针对全尾流和部分尾流条件下的风力机 LES 数据进行了验证。尽管我们的结果凸显了在捕捉相邻风力机列间流速加速方面的局限，该模型总体上能够可接受地预测中等规模风电场的流动分布。最后，本文利用新模型对常见尾流叠加方法的准确性提供了见解。