[发明专利]一种风力机尾流风速的算法

权利要求书

1.一种风力机尾流风速的算法，包括如下步骤：

步骤一：对入口边界条件进行初始赋值，设经过风力机的入流风速为u₀、湍流动能为k、耗散率为；

步骤二：采用致动盘模型模拟风轮影响，得到带源项的不可压N-S方程，所述N-S方程带有的源项为叶轮动量源项S_u和机舱的动量源项S_d；所述带源项的不可压N-S方程为两方程：

方程(1)为

方程(2)为

u_i和u_j为坐标方向的速度，x_i和x_j为坐标方向，ρ为密度，p为压力，μ为粘性系数，u′_i和u′_j为湍流脉动速度，为雷诺应力，

所述u_D为致动盘处风速，所述C_X为致动盘的拖曳系数，所述Δx为致动盘厚度，u_D＝(1-a)u₀，C_x＝4a/(1-a)，所述a为诱导因子；

所述C_D为机舱的拖曳系数。

步骤三：采用k-ε湍流模型，所述k-ε湍流模型包括三个方程：

方程(3)为

方程(4)为

方程(5)为

所述k-ε湍流模型方程中，k为湍流动能；ε为耗散率；μ_t为湍流粘性系数；P_k为湍流动能生成项；σ_k、σ_ε分别为对应k和ε的普朗特常数；C_1ε、C_2ε和C_μ为常数，

所述S_k为湍流动能源项，所述β_p为时均动能转化为湍流动能的系数，β_d湍流动能损失的系数，

所述S_ε为耗散率源项，所述C_4ε为耗散率损失系数，所述所述B为时均动能转化为湍流动能的系数。

步骤四：结合步骤一和步骤三对步骤二所述的带源项的不可压N-S方程进行求解，得到风力机尾流速度场。

2.根据权利要求1所述的一种风力机尾流风速的算法，其特征在于，所述步骤二中，0.8≤C_D≤1.2。

3.根据权利要求1所述的一种风力机尾流风速的算法，其特征在于，所述步骤三中，所述C_4ε＝C₁*[2(r-0.5)²+0.2]，所述C₁为分布系数，r为致动盘上任意一点到致动盘轴线的距离。

4.根据权利要求3所述的一种风力机尾流风速的算法，其特征在于：所述r∈(0,D/2)，所述D为致动盘直径。

5.根据权利要求1所述的一种风力机尾流风速的算法，其特征在于，所述步骤三中，σ_k＝1.0，σ_ε＝1.3，C_μ＝0.033，C_1ε＝1.176，C_2ε＝1.92。

6.根据权利要求1所述的一种风力机尾流风速的算法，其特征在于：所述步骤三中，B＝[10*(k_n/k₁)]^0.4，k₁、k_n分别为第一台、第n台风力机的入流风的湍流动能。

7.根据权利要求1所述的一种风力机尾流风速的算法，其特征在于，所述步骤三中，β_d＝1.0。