张思瑶 赵超 隋东 张菁 王学涛

(1.沈阳市气象局，辽宁 沈阳110168；2.东北大学，辽宁 沈阳110819)

引言

面对非可再生资源不断减少的现状，对太阳能、风能、水能等可再生能源的开发利用变得尤为重要。电能作为国民生产和生活的基础，其需求量随着世界经济和科学技术的发展也在不断增长[1－3]。风力发电作为电力能源的重要来源之一，主要依靠风力机将风能转化为机械能，并进一步转化为电能。风力发电具有无污染、绿色环保、资源可再生的优点，因此风力发电技术当前已广泛应用于绝大多数国家。在大型风力发电场中，风力机发电功率一方面取决于风机叶轮结构本身，另一方面取决于自然气流调节和风力机空间布局。风力机的布局直接影响其工作性能和使用寿命，且特定地理环境对风机空间布局有着特殊的需求[4－6]。

大型风机由于生产成本高且安装难度大，不易于采用传统的风洞等试验方法直接对其工作性能进行研究。而多机组布局的风电场中的受风力机工作性能又受风电场流场特性影响，其所处的风电场流场特性也存在着检测难度大、成本高等问题，更不利于直接采用试验方法对空间布局进行优化。基于计算流体力学(CFD，Computational Fluid Dynamics)的数值模拟方法以其高效、低成本的优点广泛应用于风电场流场特征分析、风力机结构以及风力机布局优化研究中，特别是为研究风力机空间布局对其流场特性和工作性能提供了有效手段[7－8]。贾彦等[9]应用RNG k-ε湍流模型在单机验证的基础上，采用CFD方法对某风电场双机组、三机组风力机布局方式研究表明，传统风电场布局下各风力机尾迹区间隔较远，设计的多机布局可有效减少风电场占地面积。……