[发明专利]一种利用二维Frandsen尾流模型对风力机尾流进行计算的方法

权利要求书

1.一种利用二维Frandsen尾流模型对风力机尾流进行计算的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1)提取风力机的推力系数C_T，轮毂高度z_h，地形粗糙度z₀；

步骤2)确定比例系数β和尾流扩散系数k_w；

步骤3)确定尾流压力恢复到来流压力时的尾流初始直径D₁；

步骤4)确定尾流直径D_w；

步骤5)确定尾流区假定速度U_F；

步骤6)确定高斯函数的标准偏差σ；

步骤7)确定高斯函数的系数C；

步骤8)确定尾流区的速度亏损分布；

步骤9)确定尾流区的速度分布；

通过以上步骤提高对尾流区流场的预测精度；

在步骤1)中，提取风力机的推力系数C_T和轮毂高度z_h；根据风力机所处位置的地形形态，确定对应的地形粗糙度z₀；

在步骤2)中，由公式(1)和公式(2)计算比例系数β和尾流扩散系数k_w；

其中比例系数β与风力机的推力系数C_T有关；尾流扩散系数k_w与风力机的轮毂高度z_h和地形粗糙度z₀有关，代表了尾流区的尾流半径沿流向方向的增加速率；

在步骤3)中，根据公式(3)计算尾流初始直径D₁，其中尾流初始直径D₁表示尾流区压力开始恢复到来流压力时的直径，尾流初始直径D₁大于风力机的叶轮直径，

其中：D₀为风力机的叶轮直径；

在步骤4)中，在任一流向位置，尾流直径D_w用公式(4)表示：

D_w＝2k_wx+D₁ (4)

其中：x为距离风力机的流向距离；

在步骤5)中，尾流区的假定速度U_F通过Frandsen尾流模型得出，用公式(5)表示：

其中：U_∞为自由来流的速度；

在步骤6)中，高斯函数的标准偏差σ为：

在步骤7)中，高斯函数的系数C为：

在步骤8)中，根据公式(7)(9)得到尾流区的速度亏损表示式(10)，定义为二维Frandsen尾流模型，

2.根据权利要求1所述的利用二维Frandsen尾流模型对风力机尾流进行计算的方法，其特征在于，在步骤9)中，根据公式(10)计算尾流区的速度分布，然后利用尾流区的速度分布评估尾流区内风力机的发电性能，以及优化风电场内风力机的布置方案，