基于格子玻尔兹曼方法的风力机尾流特性研究

为研究风力机尾流特性，采用基于格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)和大涡模拟方法(large eddy simulation,LES)，通过壁面自适应局部湍流模型数值模拟New MEXICO (model rotor experiments in controlled conditions)风力机尾流并验证模型。然后研究不同入流湍流强度及动态入流条件下NREL 5MW (National renewable energy laboratory)风力机尾流结构。结果发现：LBM模型准确模拟了实验风力机轴向和径向速度分量及涡量分布，但是叶片中段附着涡耗散偏快；高湍流入流工况下，叶尖涡和叶根涡更早发生破坏；动态入流工况下，风力机尾涡耗散速度随着入流风速增加而变慢，螺旋结构的涡间距增大，尾涡持续距离变长，尾流膨胀效应减弱。入流风速变化10s后稳定，风力机的推力系数保持剧烈波动。