尾流模型（wake model），一般指風力機尾流模型，包括平衡尾流模型和動態尾流模型。尾流模型往往需要考慮風速的基本理論模型。
基本介紹
- 中文名：尾流模型
- 外文名：wake model
- 包括：平衡尾流模型和動態尾流模型
- 相關：風速基本理論模型
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：飛行術語
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風速的基本理論模型
國內、外許多專家對風電場的風速模型進行了大量的研究，得出了很多種側重於不同分析內容的風速模型。有關研究利用複雜交叉功率譜密度法建立了考慮風電場內風擾動、風電機組的排列布置和地形變化等因素用於風電場電能質量分析的等效風速模型。也有學者研究從風速功率譜密度的角度出發，將風速序列看作白噪聲序列通過整形濾波器的輸出，建立了風速模型，並給出了計算整形濾波器參數的方法。更有甚者，建立了滿足一定功率譜密度特性的自回歸滑動平均風速模型，並對該模型的仿真結果進行了分析和對比。這些模型考慮了風電場內影響風速的很多因素，比較複雜，適合於風電場電能質量的研究。但是對於分析風速變化時風電場的功率波動對電網動態特性的影響時，這些模型顯得過於複雜，並且在這些模型中有些參數的獲得比較困難，可能會影響計算的準確性。因此可以忽略對風電場及電力系統動態特性影響不大的因素，如描述風電場地形、地貌的參數，包括等高線、地形粗糙度及障礙物等。
風力機尾流的基本理論模型
風電場中許多風力機布置在一起，一些風力機將處於另一些風力機的尾流中，使風力機的性能受到影響，功率輸出減小，影響整個風電場總的功率輸出。開展尾流效應對風力機性能影響研究是為了合理布置風力機，儘量減小風力機尾流的影響，提高風電場效率，使風電場的經濟性達到最佳。
平衡尾流模型
平衡尾流模型採用傳統的葉素理論對風力機特性進行時間和區域的動態仿真，並假定尾流隨葉片承受載荷變化迅速做出反應。因此，平衡尾流模型的處理方法就是在每一時間步長內，葉片每個葉素的軸向和周向誘導因子均取當時來流狀態所對應的穩態計算結果。基於這種處理，沿著葉片的誘導速度是在特定的來流情況下的葉片每個葉素所承受載荷的瞬時計算解，而與達到這個狀態的過程無關，因此這是一個準穩態模型。雖然這個模型在風力機氣動分析中一直被採用，但在處理快變過程時會過高估計動態載荷。
動態尾流模型
動態尾流模型考慮了由於葉片承受載荷變化而引起風輪入流速度變化的機理，這種變化的影響需要一定的時間來改變誘導速度場，即當葉片載荷變化時，誘導速度的動態變化過程需要一定的延遲時間。因此，結合動態尾流模型的處理方法，可以較真實地反映尾流動態滯後和動態誘導速度場的變化過程。
研究現狀
在研究風速變化過程中風電機組的相互影響問題時，通常採用的風速數學模型都是假設風電場內所有風電機組的風速相同，而沒有考慮風場內風速的變化。實際上，當風經過風力機時會損失部分能量，表現為風速的降低同時由於尾流效應的影響，在某一風向上，坐落在下游風力機的輸入風速要低於上游風力機的輸入風速。風力機相距越近，前面風力機對後面風力機的影響就越大。為了充分利用當地風能資源和發揮規模效益，大型風電場通常由幾十台甚至數百颱風電機組組成，受場地和其它條件的限制，這些機組不可能相距太遠。因此，在準確描述風速擾動下風電場輸出功率的波動特性及其與電力系統的相互影響問題時，有必要考慮尾流效應對每颱風電機組風速的影響，只有這樣，才能保證計算的準確性，從而使研究結果更具有實際意義和實用價值。
