张 晗，张洪福

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

1 水平轴风力发电机模型

为了控制风致振动，本文将小型水平轴风力发电机模型放置在桥梁节段模型上面。风机模型直径为60 mm，模型的缩尺比为1∶40。每个风力机模型都由一个多叶片转子组成，该转子连接到一个小型交流电(AC)发电机，叶片连接在小型交流电发电机上，风力机的重量包括发电机，叶片和支撑杆等，一系列总重量不超过14 g。风机最大能量变换效率体现在叶尖速比最优的情况下，叶尖速比定义公式如下

(1)

式中:ω为旋转角速度，rad·s-1；R为叶片的半径，m；V为额定风速，m·s-1；n为风轮转速，r·min-1。λ一般与叶片数量、叶片翼型、类型有关。本实验选取的叶片叶尖速比为2～3左右，具有较高的功率系数Cp=0.5左右。

2 风力机尾流特征

本文通过数值模拟探究单个风力机顺流向涡的空间形态。由于风机的转子对模拟结果影响较大，因此只对风机转子进行数值模拟。

2.1 计算域的选取

计算模型中的风机采用1∶40的缩尺模型，利用ICEM软件建模，计算域大小如图2所示。计算域分为内流场和外流场两部分，内流场为风轮转动区域，外流场为风轮前面的来流区和风轮后面的尾流区，为静止区域。计算域整体为矩形形状，内流场与外流场之间设置Interface面来保证两个流场之间的计算数据相对流通。整个计算域展向长度为24D(D为风轮直径)，计算域高度为8D，风机旋转中心到速度入口的距离为5D，风机旋转中心到压力出口的距离为19D。

2.2 网格划分

网格划分后的总数量为463万，对风机和内流场采用局部加密的方式，风力机表面网格数量为1.6万。……