[发明专利]一种模拟风力机尾流的改进致动面模型建立方法

摘要

本发明公开了一种模拟风力机尾流的改进制动面模型建立方法，其特征是，包括如下步骤：1)建立致动模型；2)计算得到沿叶片展向单位长度上的体积力源项，其中，体积力分布采取分段线性分布；3)将体积力源项添加到制动面模型所定义的无厚度平面上；4)将叶片所在平面作为制动面所在平面，根据待确定点与各个叶片的向量积对待确定点的位置进行判断，实现网格点自动识别；5)计算模拟流场。本发明所达到的有益效果：本发明提出的一种模拟风力机尾流的改进制动面模型，可以减少网格数量和计算时间，适应用于风力机尾流场的计算。可对近海风电场微观选址有一定的指导意义，在工程中有很好的应用前景。

主权项

1.一种模拟风力机尾流的改进致动面模型建立方法，其特征是，包括如下步骤：1)将风力机叶片简化成无厚度的平面，在平面上施加不连续的压力来模拟叶片对气流的作用，形成致动模型；2)通过BEM理论对致动模型计算各截面位置的入流角φ和攻角α大小，利用迭代法计算诱导因子，再根据二维翼型气动数据查表获得每个翼型升力系数和阻力系数；计算得到叶片叶展方向单位长度上的体积力，从而得到沿叶片展向单位长度上的体积力源项，其中，体积力分布采取分段线性分布；3)将体积力源项添加到致动面模型所定义的无厚度平面上，并添加一个体积力修正系数，得到修正后的体积力；4)将叶片所在平面作为致动面所在平面，根据待确定点与各个叶片的向量积对待确定点的位置进行判断，实现网格点自动识别；并将修正后的体积力线性分段分布加载到致动面上的点中，判断方法为：记O点为叶片旋转中心，P点是风轮旋转平面内任意一点，任意选择一个叶片，Q为该叶片弦线上一点；若则P点在叶片弦线右边；若则P点在叶片弦线左边；式中，表示Z轴正方向单位向量，与来流风速方向相反；若P点在弦线右边，且则P点在该叶片上；否则，判定P点不在该叶片上，则再依次与其他叶片进行匹配，确定点P在平面上的位置，从而实现计算中对平面上属于致动面范围内的网格点自动识别；5)计算模拟流场：叶片旋转后，在每个时间步长上对致动面网格重复以上步骤进行识别。