中文

风机轮机位的空间组织

流体动力学 2025-12-18 v1 大气与海洋物理

摘要

风机轮机位在决定风场性能中起核心作用,但其空间组织仅部分被理解。本文应用基于空间局部化的多重分形分析,量化衡量轮机区内依赖强度(局部粗糙度)和极端速度波动(局部间歇性)的特性,并将其与风能领域的既有指标关联。利用两种二维鼓舆-mounted LiDAR plan-position-indicator扫描,提取尺度不变特征,实现无需时序数据的系统性跨区比较。为稳健处理不规则采样,本分析得出四项主要发现:i.)识别出四 distinct wake zone,每个zone均呈现独特的粗糙度和间歇性模式。ii.)在2至5个轮机直径D距离下,出现连贯且高度相关的块状,间歇性在多个D位置及沿轮机-自由流界面处周期性加强。iii.)经典的“间歇环”因此被重新定义为一组局部的“间歇气泡”,iv.)这些气泡通过逆能量级联与环境大气相互作用,将能量从小尺度向大尺度传递。这些发现得到了基于自由流条件下的并联 cup anemometer观测的支持,表明局部多重分形分析为轮机特征化和轮机模型验证提供了稳健且成本效益高的诊断框架,与风场设计和控制直接相关。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.14804,
  title  = {The spatial organization of wind turbine wakes},
  author = {Janka Lengyel and Stéphane G. Roux and Patrice Abry and Norman Wildmann and Julia Menken and Olivier Bonin and Jan Friedrich},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14804},
  year   = {2025}
}

备注

11 pages, 5 figures, Supplementary Material