基于雪示踪的实用规模风力机流动研究

本文综述了雪示踪流动显示与超大尺度粒子图像测速（SLPIV）的通用实验方法、相应的野外部署，以及我们在 Eolos 野外台站一台 2.5 MW 实用规模风力机上工作的主要科学发现。现场测量从不同角度研究了感应区的来流与近尾流流动。研究表明，这些雪示踪测量能够提供充分的时空分辨率和视场，从定性和定量上刻画来流、风力机产生的所有主要相干结构（如叶片、机舱和塔架涡等）以及这些结构在近尾流中的发展与相互作用。我们的工作进一步揭示了近尾流流动若干有趣的行为（如尾流收缩、动态尾流调制、机舱尾流的摆动与偏转等）及其与不断变化的来流和风力机运行的联系，这些特征为实用规模风力机所特有。这些发现表明，近尾流流动虽高度复杂，但可利用当前实用规模风力机易得的 SCADA 与结构响应信息以较高的统计置信度进行预测。此类知识未来有望被纳入尾流发展模型与风力机控制器，用于风场优化。