Influence of pressure gradient on the wake evolution of aligned wind turbines: A large-eddy simulation study

唤醒 压力梯度 涡轮机 风梯度 风力发电 机械 地形 风速 风廓线幂律 地质学 气象学 环境科学 海洋工程 物理 航空航天工程 工程类 电气工程 地理 地图学
作者
Ming Zhang,Bing Du,Mingwei Ge,Y. Liu
标识
DOI:10.1049/icp.2023.2479
摘要

Numerous wind farms have been built on complex terrain. Complex terrain will induce non-zero pressure gradients and thus affect the evolution of wind-turbine wakes. Previous studies mainly focused on the effect of pressure gradient on the wake evolution of a single wind turbine. However, it is not clear how the pressure gradient affects the wake evolution of a row of wind turbines. Therefore, we utilize large-eddy simulation coupled with wall-modelled immersed boundary method to simulate different pressure gradients and investigate their influence on the wake evolution of aligned wind turbines. Results show that the pressure gradient will significantly affect the velocity deficit, wake recovery rate, and wake width of the wake of aligned wind turbines. Compared with the zero-pressure gradient condition, the wake of aligned wind turbines has the smallest velocity deficit and the fastest recovery rate in the favorable pressure gradient (FPG) condition, while the velocity deficit is the largest and the recovery rate is the slowest in the adverse pressure gradient (APG) condition. At the same location downstream of aligned wind turbines, the wake width for the FPG condition is the smallest, and the wake width for the APG condition is the largest.

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