在國家自然科學(xué)基金卓越研究群體項(xiàng)目“非線性力學(xué)的多尺度問題研究”的資助下，力學(xué)所在風(fēng)電場湍流主動(dòng)控制上取得了進(jìn)展，提出了評(píng)估控制收效的自洽尾跡模型。該工作以Self-consistent model for active control of wind turbine wakes為題，發(fā)表在《Journal of Fluid Mechanics》期刊上。
 

　　湍流是《Science》風(fēng)能科學(xué)的重大挑戰(zhàn)之一，風(fēng)電場尺度的主動(dòng)流動(dòng)控制是下一代風(fēng)電技術(shù)的核心問題。風(fēng)力機(jī)尾跡模型是主動(dòng)流動(dòng)控制的基礎(chǔ)。目前已有的風(fēng)力機(jī)尾跡模型，包括定常尾跡模型和動(dòng)態(tài)尾跡蜿蜒模型，均無法準(zhǔn)確評(píng)估主動(dòng)控制下的尾跡湍流響應(yīng)。
 

　　針對(duì)上述難題，研究團(tuán)隊(duì)提出了風(fēng)力機(jī)尾跡主動(dòng)控制的自洽模型，建立了一個(gè)耦合尾跡動(dòng)態(tài)蜿蜒、湍流隨機(jī)脈動(dòng)與時(shí)均尾跡膨脹三類關(guān)鍵現(xiàn)象的理論框架，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)控制下尾跡大尺度相干結(jié)構(gòu)和時(shí)均場的定量預(yù)測，是首個(gè)能夠預(yù)測主動(dòng)控制收效的尾跡模型。驗(yàn)證結(jié)果顯示，該模型在預(yù)測精度上與大渦模擬(LES)相當(dāng)，但計(jì)算效率顯著提升——計(jì)算時(shí)間由原先的數(shù)千核小時(shí)縮短至數(shù)分鐘。該模型有望為發(fā)展風(fēng)電場湍流的主動(dòng)控制策略提供高效的設(shè)計(jì)、評(píng)估與優(yōu)化工具，支撐風(fēng)能利用效率提升和風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新。
 

　　李曌斌副研究員為該論文的第一作者，楊曉雷研究員為通訊作者。該研究獲得了基金委“非線性力學(xué)的多尺度問題研究”卓越研究群體、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(No. XDB0620102)等資助。
 

自洽尾跡模型的構(gòu)造框架