低空急流是低空大气中的风能最大值。由于它们对风力发电场的发电量有重大影响,因此了解低空急流与风力发电场之间的相互作用至关重要,我们使用大涡模拟对此进行了研究。我们发现,当急流位于风力发电场上方时,风力发电场后部的发电量相对较高。当低空急流位于涡轮机轮毂高度时,后部涡轮机的发电量受到限制。但是,当急流在风力涡轮机下方流动时,后部涡轮机的发电量高于预期。原因是急流的负剪切产生了显著的向上夹带通量,这有助于下游涡轮机从急流中提取能量。虽然从发电的角度来看,低空急流是有益的,但我们的模拟还表明,它们的存在会导致气动载荷的显著周期性变化。这意味着低空急流会增加涡轮机所经受的疲劳载荷,这可能会对涡轮机的寿命产生负面影响。总的来说,我们的工作强调了基础流体动力学研究对于了解风电场流动动力学的重要性。
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