垂直轴风力机

湍流下波动降40%

在30%湍流强度下保持功率输出稳定，峰值波动降至三成，尾流恢复距离缩短40%。

Hao, Yu · 80601804 · Junyang, Yu · Mingyu, Shao · Jiang, Hanbo

Ocean Engineering 2026

参数信息

平均功率系数变化

2 %

峰值扭矩波动放大

30 %

峰值法向力增加

25 %

尾流恢复距离缩短

40 %

主导力模态能量占比

29 %

尾流主模态能量占比

65 %

技术优势

功率输出稳

平均功率系数几乎不受湍流强度影响，在30%湍流强度下变化小于2%，适合作为海上稳定电源。

尾流恢复快

高湍流使尾流恢复距离缩短约40%，可减小下游风机间距，提高风场布局密度。

载荷波动大

峰值扭矩波动随湍流强度放大最高30%，但通过模态分析可识别主要载荷模式，为疲劳设计提供依据。

湍流解耦清

采用合成湍流方法独立控制湍流强度和积分尺度，能够单独评估各因素对气动性能的影响，避免真实大气流的复杂性。

应用场景

• 海上浮式风电：该研究提供的尾流恢复和载荷波动数据可用于优化海上浮式风电场布局，增大机组间距利用率，同时评估叶片疲劳载荷。
• 风力机气动设计：研究揭示的湍流强度对叶片力波动的影响规律，可为垂直轴风力机叶片结构强度设计提供载荷谱依据。
• 湍流模拟：该工作采用合成湍流方法成功解耦湍流强度和积分尺度，验证了该方法的有效性，可用于其他风机的湍流响应研究。
• 风洞测试：模拟所得的非定常气动力和尾流数据可作为风洞实验的对比基准，帮助设计更接近真实湍流的测试工况。