[發明專利]一種基于流體力學的風電機組偏航控制尾流模型修正方法

有效

• 申請號: 202011109217.8
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112199908B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 莫蕊瑜;文茂詩;楊微;胡號朋;陳淘利;張超越
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團海裝風電股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 安莉

1.一種基于流體力學的風電機組偏航控制尾流模型修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立計算域內的風輪系統網格化模型，包括：選取預設長、寬尺寸的范圍作為計算域；采用致動線方法對風輪系統網格化模型進行建模，將整個計算域作為一個圓柱體，將風輪旋轉面單獨處理為一個旋轉域，按葉片位置分布得到致動線網格單元；

根據致動線網格單元進行致動線模型體積力計算，包括：采用葉素動量理論，將葉片沿徑向切分為N個葉素；計算每個葉素產生的升力、阻力；對偏航角度進行一次坐標變化，從葉片坐標系轉換到全局坐標系，得到全局坐標系下X軸、Y軸、Z軸三個方向的體積力分量；將升力、阻力通過使用高斯權函數進行空間分布，將體積力分布在以致動單元為球心的球體內；按以下公式計算得到致動區域內任意一點i(x，y，z)的體積力f_i：

在上述公式中：V_i表示第i個致動點網格單元體積；(x_i，y_i，z_i)表示第i個致動點網格單元中心坐標；I_i表示點(x，y，z)到點(x_i，y_i，z_i)的距離；ε表示高斯光順因子；得到致動線模型體積力；

根據致動線模型體積力，求解基于大渦模擬湍流模型的控制方程，得到風電機組尾流流場；所述基于大渦模擬湍流模型的控制方程包括Euler方程、Navier-Stokes方程；

根據風電機組尾流流場，通過調整計算參數，得到單臺風電機組偏航控制尾流流場；

對多個單臺風電機組偏航控制尾流流場進行統計，按以下公式計算偏航控制尾流模型修正參數：

D_w(L，δ，Ti，U_∞)＝Y+ζ_w，rotation(L，δ，Ti，U_∞)+ζ_w，yaw(L，δ，Ti，U_∞)

在上述公式中：Y表示計算機組輪轂中心Y方向位置；ζ_w，rotation表示在沒有偏航控制情況下機組葉片轉動帶來的尾流中心偏轉；ζ_w，yaw表示考慮偏航控制下的尾流中心偏轉；L表示計算機組輪轂中心與下游距離；δ表示主動偏航角度；Ti表示湍流強度；U_∞表示自然來流風速；

根據所述修正參數修正偏航控制尾流模型。

2.根據權利要求1所述的一種基于流體力學的風電機組偏航控制尾流模型修正方法，其特征在于：所述計算參數包括入流風速、湍流強度、偏航角度。

3.根據權利要求2所述的一種基于流體力學的風電機組偏航控制尾流模型修正方法，其特征在于：所述入流風速以2m/s為間隔，計算3m/s-25m/s；所述湍流強度以4％為間隔，計算2％-10％；所述偏航角度以5°為間隔，計算-30°-+30°。

4.根據權利要求1所述的一種基于流體力學的風電機組偏航控制尾流模型修正方法，其特征在于：計算偏航控制尾流模型修正參數時，以尾流區尾流速度恢復96％作為邊界指標，確定尾流擴展寬度。

5.一種基于流體力學的風電機組偏航控制尾流模型，其特征在于：使用根據權利要求1-4任一所述的修正方法對偏航控制尾流模型進行修正。

6.一種電子設備，其特征在于，包括：

一個或多個處理器；

存儲裝置，用于存儲一個或多個程序；

當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行，使得所述一個或多個處理器實現權利要求1-4中任一所述的基于流體力學的風電機組偏航控制尾流模型修正方法。