論文——垂向布置對不同工況下兩臺串聯(lián)海上風(fēng)電機(jī)組性能和尾流特性的影響。1.在本文中，兩個NREL 5MW海上風(fēng)機(jī)沿風(fēng)向串聯(lián)放置。通過增加上游或下游風(fēng)機(jī)的輪轂高度同時保持另一個不變來實(shí)現(xiàn)不同的布置。設(shè)置七種垂直布置，輪轂高度差Δh為：0 D、±0.1D、±0.2D和±0.3D（下游高度-上游）。2.采用LES方法模擬流體流動，并通過致動器線技術(shù)對風(fēng)機(jī)建模。3.在考慮風(fēng)切變的大范圍工況下，分析了垂直布置2臺風(fēng)機(jī)對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子性能和尾流特性的影響。得出以下結(jié)論：（1）轉(zhuǎn)子性能：①風(fēng)速為額定風(fēng)速11.4m/s時，+Δh比-Δh得到更大的功率P和推力T，且存在周期性波動（圖11）；②在20 m/s的超額定運(yùn)行條件下，正Δh情況下的推力和功率比負(fù)Δh情況下的推力和功率大（圖13）；③無論什么運(yùn)行條件，隨著輪轂高度差的增大，無論是正值還是負(fù)值，下游風(fēng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)子性能均有所提高，這是因?yàn)橄掠物L(fēng)機(jī)偏離上游風(fēng)機(jī)尾流干擾區(qū)。（2）尾流特性：①風(fēng)速為額定風(fēng)速11.4m/s時：a.葉尖渦在下游比根部渦更短的距離處消失，這可能與葉尖渦遇到的更大的數(shù)值擴(kuò)散有關(guān)，因?yàn)槟抢锏牧魉龠h(yuǎn)高于葉片根部區(qū)域附近；b.當(dāng)上游和下游渦輪分別升高相同的高度時，上游尾流和下游渦輪之間的相互作用區(qū)域改變，并且上游尾流似乎向上偏轉(zhuǎn)，這可能與軸傾斜有關(guān)，軸傾斜的存在可能導(dǎo)致來風(fēng)與風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)平面之間的微小但不可忽略的不對準(zhǔn)（圖19），盡管如此，在風(fēng)機(jī)設(shè)計中通常需要軸傾斜以保持所謂的塔架間隙，從而避免變形的風(fēng)機(jī)葉片與塔架碰撞。c.速度赤字從葉片根部向其尖端增加。葉片根部處的速度更接近于來風(fēng)速度（圖18），而最大的速度赤字發(fā)生在葉片尖端附近，表明葉尖從風(fēng)中提取能量的強(qiáng)度較大。②風(fēng)速為超額定風(fēng)速20m/s時：a.上游風(fēng)機(jī)尾流的干擾區(qū)域有限，下游風(fēng)機(jī)僅受到適度的負(fù)載，速度虧損不嚴(yán)重，且軸傾斜也沒有引起太大的影響；b.當(dāng)下游風(fēng)機(jī)的輪轂高度升高時，由于風(fēng)切變效應(yīng)，其轉(zhuǎn)子平面的上部暴露于更高的風(fēng)速下，這有助于比負(fù)Δh情況下更大的性能改善。c.速度赤字相當(dāng)小，因?yàn)閷τ谳p負(fù)載風(fēng)機(jī)，僅從風(fēng)中提取一小部分能量，尾流向下游發(fā)展變化不大，因?yàn)槭堑屯牧骰旌稀?.垂直布置3、4臺風(fēng)機(jī)，Δh=0 D、=±0.3D的研究結(jié)果：（1）在U=11.4m/s額定工況下，升高上游風(fēng)機(jī)可以帶來更多的功率改善；（2）在U=20m/s超額定工況下，提高上游風(fēng)機(jī)的輪轂高度是優(yōu)選的，這與僅有2臺風(fēng)機(jī)時得出的結(jié)論相反。