[发明专利]基于空间变化的动态双高斯风力机尾流风速的计算方法

权利要求书

1.一种基于空间变化的动态双高斯风力机尾流风速的计算方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，根据风力机型号确定风力机转轮直径、推力系数，计算初始尾流半径；

步骤2，利用风电机组的SCADA系统采集风力机来流风速，确定初始尾流膨胀系数、幂指数以及尾流风速极小值点相对轮毂中心线的径向距离，计算有效转轮直径；

步骤3，根据尾流截面距离风力机的距离，将风力机尾流区划分为紧邻转轮的尾流区、近尾流区和远尾流区，确定对应的尾流膨胀系数、幂指数，结合初始尾流半径，计算尾流半径分布；

步骤4，根据尾流截面所处区域、尾流半径分布和尾流风速极小值点相对轮毂中心线的径向距离，建立轮毂中心线两侧的尾流单边高斯廓线分布函数，计算尾流双高斯分布廓线；

步骤5，联立流过转轮的平均动量流量方程和推力计算公式，计算最大归一化速度衰减；

步骤6，根据自适应性速度衰减公式、尾流双高斯分布廓线及最大归一化速度衰减计算尾流区速度衰减，进而确定尾流区速度分布;

步骤3中，根据尾流截面距离风力机的距离x，将风力机尾流区划分为紧邻转轮的尾流区、近尾流区和远尾流区，计算对应的尾流膨胀系数k、幂指数n，结合初始尾流半径ε，计算尾流半径分布σ，具体方法为：

首先，根据尾流截面距离风力机的距离x，将风力机尾流区划分为紧邻转轮的尾流区、近尾流区和远尾流区：

若x小于等于0.8倍转轮直径，则对应的尾流截面位于紧邻转轮的尾流区；若x大于0.8倍转轮直径且小于等于7.0倍转轮直径，则对应的尾流截面位于近尾流区；若x大于7.0倍转轮直径，则对应的尾流截面位于远尾流区；

然后，根据尾流截面所处区域，计算对应的尾流膨胀系数k、幂指数n：

对于紧邻转轮的尾流区和远尾流区，对应的尾流膨胀系数k、幂指数n等于初始尾流膨胀系数k₀、幂指数n₀；对于近尾流区，先计算对应的尾流膨胀系数， 幂指数，式中，d为风力机转轮直径，a、b为经验系数，经验范围分别为0.5332≤a≤0.9864，-0.4634≤b≤-0.1231，c、d’为经验系数，经验范围分别为0.4022≤c≤0.8382，-0.2995≤d’≤-0.0572；

最后，结合初始尾流半径ε，计算尾流半径分布σ为：

。

2.根据权利要求1所述的基于空间变化的动态双高斯风力机尾流风速的计算方法，其特征在于，步骤1中，根据风力机型号确定风力机转轮直径d、推力系数C_T，计算初始尾流半径ε，具体公式为：

式中，。

3.根据权利要求1所述的基于空间变化的动态双高斯风力机尾流风速的计算方法，其特征在于，步骤2中，利用风电机组的SCADA系统采集风力机来流风速U_∞，确定初始尾流膨胀系数k₀、幂指数n₀以及尾流风速极小值点相对轮毂中心线的径向距离r_min，计算有效转轮直径d_e，具体方法为：

选取风力机来流风速U_∞对应的尾流膨胀系数、幂指数及尾流风速极小值点相对轮毂中心线的径向距离作为初始尾流膨胀系数k₀、幂指数n₀以及尾流风速极小值点相对轮毂中心线的径向距离r_min，根据风力机转轮直径d、初始尾流半径ε及尾流风速极小值点相对轮毂中心线的径向距离r_min计算有效转轮直径d_e，具体公式为：

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