曹云慧

（中国广核新能源控股有限公司，北京 100160）

0 引言

早期风电机组技术不成熟，设备质量较差，机组存在安全隐患多、可靠性差和发电效率低等问题。目前，主流的技改升级方式如下：1） 保留原有基础和塔架，仅更换大叶轮机组。2） 拆除低效机组，采用以大代小的方式更换大叶轮、大容量机组。但是，增大上游机组叶轮尺寸会导致风电机组间距缩短、尾流的负面效应增加，对下游机组产能和安全造成一定影响。

为了评估尾流对风电机组的影响，在工程中一般采用线性模型解析风电机组尾流分布，工程尾流模型结构简单，计算效率高，但是也存在计算精度不高的问题[1]。随着计算机计算能力提高，计算流体力学在风电机组尾流数值模拟方面得到越来越多的应用，一种是将风轮参数化建模的致动方法[2]，另一种是叶片直接建模方法，该方法计算精度较高，可以准确解析从叶片到尾流区的所有流动特征。

该文在上述研究的基础上，采用叶片直接建模结合雷诺平均法构建风电机组尾流演化以及气动性能预报数值模型，研究在增大风电机组叶轮尺寸后，其尾流对下游机组输出功率和疲劳载荷的影响规律。

1 数值计算方法

1.1 研究对象

该文以NREL 5MW 风电机组为研究对象，NREL 5MW是由美国可再生能源实验室开发的标准机型，该风电机组被广泛应用于数值模型验证工作中。机型相关参数见表1，机组的几何模型如图1 所示。该文主要关注风电机组的气动性能，为了减少无关变量的影响，计算模型仅考虑风轮部分。……