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蘭州理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文
來(lái)源：能動(dòng)學(xué)院
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2025-07-01

近日，蘭州理工大學(xué)能動(dòng)學(xué)院王燕教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果“Effects of tip speed ratio on wind turbine wake meandering”發(fā)表在流體力學(xué)國(guó)際頂級(jí)期刊《Journal of Fluid Mechanics》。王燕教授為該論文第一作者，蘭州大學(xué)胡銳鋒教授為通訊作者，蘭州理工大學(xué)為第一單位。JFM由英國(guó)劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)與理論物理系流體力學(xué)大師G. K. Batchelor創(chuàng)辦，被公認(rèn)為流體力學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)期刊，長(zhǎng)期刊載該領(lǐng)域最前沿的理論與應(yīng)用研究成果。據(jù)悉，該論文是蘭州理工大學(xué)首次作為第一單位在JFM發(fā)表研究成果。

風(fēng)力機(jī)尾流中的蜿蜒現(xiàn)象表現(xiàn)為低頻、大尺度的橫向擺動(dòng)，嚴(yán)重影響風(fēng)電場(chǎng)下游機(jī)組的功率輸出與結(jié)構(gòu)安全，是風(fēng)電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行中的關(guān)鍵科學(xué)難題之一。尾跡蜿蜒的產(chǎn)生機(jī)制復(fù)雜，既可能源于風(fēng)輪誘導(dǎo)渦結(jié)構(gòu)的內(nèi)部不穩(wěn)定，也可能受到大氣湍流結(jié)構(gòu)的外部調(diào)制，深入理解尾流蜿蜒的形成機(jī)制與演化規(guī)律，是提升風(fēng)能資源利用效率和風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。本研究聚焦葉尖速比對(duì)尾流蜿蜒的作用機(jī)制，基于大渦模擬與致動(dòng)線(xiàn)模型，系統(tǒng)分析了不同葉尖速比下風(fēng)力機(jī)尾流的空間結(jié)構(gòu)與頻率響應(yīng)特征。結(jié)果表明，隨著葉尖速比增加，尾流蜿蜒提前發(fā)生且幅度增強(qiáng)，而特征頻率與葉尖速比間的關(guān)系顯著依賴(lài)于風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步研究表明，機(jī)艙尺寸是影響尾流頻率變化的關(guān)鍵因素。研究還指出，在大氣邊界層來(lái)流中，尾流主頻大幅降低，表明入流湍流結(jié)構(gòu)是尾流蜿蜒的主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)源。此外，團(tuán)隊(duì)采用譜本征正交分解結(jié)合SINDy算法，成功構(gòu)建了一個(gè)具有物理解釋性的尾流蜿蜒降階模型，為風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)與載荷控制提供高效、低維的建模框架。（圖/文：王燕；審核：朱毓杰）