大气相干结构的表征及其对商用尺度风力机的影响
流体动力学
2021-10-14 v1 大气与海洋物理
摘要
大气湍流速度脉动已知会增加风力机结构载荷并加速尾流恢复，但大气中涡旋相干结构对风力机的影响尚未得到评估。本研究利用天然降雪流场成像，视场覆盖来流与近尾流区。在流向一台 2.5 MW 风力机的、自下叶片叶尖高度至轮毂高度区域内，识别并表征了直径约 1 m 的涡旋相干结构。评估了它们对风力机结构载荷、发电与尾流行为的影响。研究表明，长相干结构包（大于 200 m）会增加风力机支撑塔上的脉动应力。大型来流涡旋与风力机叶片相互作用，导致发电偏离预期。这些偏离的符号与涡旋的旋转方向有关：与叶片上环流同向的旋转导致功率盈余时段，反向旋转则引起功率亏缺。功率亏缺时段与尾流收缩事件相重合。这些发现凸显了在风力机设计与选址决策中考虑相干结构特性的重要性。
引用
@article{arxiv.2110.06279,
title = {Characterization of atmospheric coherent structures and their impact on a utility-scale wind turbine},
author = {Aliza Abraham and Jiarong Hong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.06279},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 13 figures