[发明专利]一种风力机三维非均匀偏航全尾流模型

权利要求书

1.一种风力机三维非均匀偏航全尾流模型，其特征在于，为下游风力机的动载荷分析提供参考，且使偏航控制系统更准确、实时地调整风机方向，包括如下内容：

添加近尾流双高斯函数和垂直方向风切变，构建无偏航风机的尾流模型；

在Jiménez偏航尾流模型中，将偏航风机上的推力在x和y方向上进行分解得到偏航风机尾流中心的偏移量；

在3DJGF尾流模型的纵轴方向上添加偏航风机尾流中心偏移量，得到Y-3DJGF尾流模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无偏航风机的尾流模型的计算公式如下所示：

其中， u_hub为风力机轮毂中心的来流风速；z_hub为风力机轮毂中心高度；z+z_hub为距离地面高度；α为风剪切指数；和为y方向上的双高斯因子；和为z方向上的双高斯因子；在双高斯因子中，z_min为从高斯最小值到转子中心的垂直距离；轴向诱导因子；r₀为初始尾流半径；r_z为垂直方向的尾流半径；σ_z为垂直方向高斯分布的标准差；σ_y为水平方向高斯分布的标准差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Jiménez偏航尾流模型中，偏航风机上的推力由来风的余弦值产生，将偏航风机上的推力在x、y方向上进行分解。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述偏航风机控制体中，风机前风动量、叶轮损失的动量和尾流吸收的环境风动量之和等于尾流上x=n界面处的风动量，应用动量守恒方程和质量守恒方程。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述假设 的值极小，且 ，计算公式如下所示：

。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述偏航风机尾流中心的偏移量计算公式如下所示：

。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风机的3DJGF模型的y方向上添加偏航风机尾流中心偏移量y_d，推导出偏航风机三维非均匀偏航全尾流模型的计算公式如下所示：

其中，偏航风机z方向的双高斯因子与未偏航风机的双高斯因子相同，和为偏航风机y方向的双高斯因子。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述偏航风机尾流速度分布的完整模型的计算公式如下所示：

其中， u_hub为风力机轮毂中心的来流风速；z_hub为风力机轮毂中心高度；z+z_hub为距离地面高度；α为风剪切指数；σ_y为水平方向高斯分布的标准差。