稳定大气边界层中低空急流与风电场之间的相互作用
流体动力学
2021-01-20 v3
摘要
低空急流（LLJ）是大气低层中具有高风能潜力的风极大值。此处我们利用大涡模拟研究 LLJ 高度对含有 台涡轮机的风电场流动动力学的影响。我们通过改变地表冷却率来调整 LLJ 高度和大气热力层结。我们发现，与无 LLJ 的中性参考情形相比，存在 LLJ 时第一排功率产出更高。此外，我们表明第一排功率产出随 LLJ 高度降低而增加。由于更高的湍流强度，中性边界层中风力机尾流比稳定层结下的恢复更快。然而，对于具有低高度 LLJ 的强热力层结，由于可从 LLJ 夹带能量，尾流恢复可快于中性参考情形。流动可视化显示，在稳定层结下风电场内部边界层的增长受限且风绕风电场流动。风电场通过尾流蜿蜒和湍流夹带从 LLJ 提取能量，取决于 LLJ 高度。两种效应均有利于尾流恢复，从而有益于下游涡轮机的性能。该发现由能量收支分析证实，其显示存在 LLJ 时动能通量显著增加。急流强度在穿过连续涡轮机排时减弱。对于强层结，浮力耗散与湍流耗散的联合效应大于湍流夹带。因此，在强大气层结下风电场后部涡轮机的功率产出相对较低。
引用
@article{arxiv.2001.11919,
title = {Interaction between low-level jets and wind farms in a stable atmospheric boundary layer},
author = {Srinidhi Nagarada Gadde and Richard J. A. M. Stevens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.11919},
year = {2021}
}