[发明专利]考虑湍流强度影响的抛物线形风电机组尾流模型计算方法

权利要求书

1.一种考虑湍流强度影响的抛物线形风电机组尾流模型计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：假设尾流区域半径线性增长，且紧邻风轮后方尾流区域半径与风轮相同，求得风轮后轴向距离x位置处尾流区域半径r；

步骤2：假设风轮后轴向距离x位置处风速沿径向均匀分布，根据质量守恒得到均匀风速v*；

步骤3：根据质量守恒和均匀风速v*，以抛物线函数描述风速沿径向分布规律，得到轮毂高度水平面上任意点风速v；

步骤4：考虑尾流区域湍流强度对尾流恢复系数k的影响，参考叶片旋转附加湍流强度计算经验公式，得到尾流恢复系数k的计算公式；

步骤5：将尾流恢复系数k代入风速v计算公式，得到风电机组尾流区风速分布的经验尾流模型；

所述步骤3包括：

步骤31：引入风轮直径D＝2r₀，风轮后x距离处无量纲半径r₁；

步骤32：假设风轮后轴向距离为x处，风速沿径向呈抛物线状分布

v＝Ay²+B (7)

当y＝r₁时风速恢复到来流风速

Ar₁²+B＝v₀ (8)

步骤33：根据质量守恒，风轮后轴向距离为x处，均匀风速与抛物线状分布有相同的通量

步骤34：将公式(6)—(8)代入公式(9)求解得

所述步骤4包括：

步骤41：尾流区域湍流强度包括两部分，环境湍流强度I₀和叶片旋转附加湍流强度I_a

步骤42：叶片旋转附加湍流强度I_a由经验公式(12)求得

步骤43：尾流恢复系数k由经验公式(13)求得，其中，κ为经验常数取值0.4，可根据具体湍流强度变化情况进行修正；

k≈κ×I (13)

所述步骤5包括：

步骤51：将尾流恢复系数k代入公式(10)，得到一种风电机组尾流区风速分布的经验尾流模型——抛物线尾流模型，如公式(14)所示；

2.一种采用权利要求1所述的方法计算风电机组尾流区风速分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定参考坐标系，以风轮中心为坐标原点，风轮旋转轴为x轴，径向为y轴，得到轮毂高度水平面各点位置坐标；

步骤2：根据来流风速，对照机组推力系数随风速变化曲线得到机组当前工况下推力系数；

步骤3：将各输入参数代入抛物线尾流模型，得到轮毂高度水平面任意位置处风速值。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述x轴方向平行于来流方向，所述y轴方向垂直于来流方向。