风电场耦合尾流边界层模型

我们提出并测试了耦合尾流边界层（CWBL）模型，该模型描述了风电场中功率输出的分布。该模型将传统的、行业标准的尾流模型方法与用于整体风电场边界层结构的“自上而下”模型相结合。尾流模型捕捉了涡轮机定位的影响，而模型的“自上而下”部分则增加了风力涡轮机尾流与大气边界层之间的相互作用。模型的每个部分都需要指定一个先验未知的参数。对于尾流模型，需要尾流膨胀系数，而“自上而下”模型需要一个有效的展向涡轮机间距，在该间距内模型的动量平衡是相关的。通过匹配两种方法在涡轮机处预测的平均速度来获得尾流膨胀系数，而有效的展向涡轮机间距取决于涡轮机定位，因此可以从尾流模型确定。通过迭代这些参数直到收敛，实现了CWBL模型各组成部分的耦合。我们通过将模型应用于包括入口效应的发展中的风电场和完全发展的（深阵列）条件来说明模型的性能。将CWBL模型的预测与一系列大涡模拟（LES）的结果进行比较表明，该模型紧密地代表了这些高保真数值模拟中获得的结果。与Horns Rev和Nysted风电场的实测功率衰减进行比较表明，该模型也可以成功应用于真实风电场。