布局对大型风电场渐近边界层状态的影响

风电场的功率输出强烈依赖于涡轮空间排布，以及由此产生与大气边界层的湍流相互作用。本工作的主要目标是研究涡轮布局对接近充分发展状态的大型风电场功率输出的影响。为此，我们采用由一百个多孔圆盘模型组成的缩比风电场实验装置，其中六十个装有应变片。我们的实验覆盖了五十六种不同布局的参数空间，其涡轮面积密度恒定，聚焦于包括非均匀间距在内的不同涡轮排布。应变片测量用于推导每种布局下涡轮的替代功率和非定常载荷。我们的结果表明，风电场末端的功率渐近值以不同方式依赖于布局。首先，对于间距相对均匀的布局，我们发现充分发展状态下的功率渐近值达到近似相同的值，类似于现有解析模型的预测。其次，我们表明充分发展状态下的功率渐近值可能因低效的涡轮放置而降低，例如当大量涡轮位于上游涡轮的近尾流中时。第三，我们的实验表明，涡轮间不均匀间距可改善大型风电场的发展中和充分发展部分的整体功率输出。具体而言，我们发现具有显著流向不均匀间距(即紧密间距行对之间具有大流向间距且略有错列)的涡轮布局具有更高的功率渐近值。因此，我们的结果表明，在具有强盛行风向的条件下，此类布局可促进充分发展状态中的有益流动相互作用。