尾流湍流强度增加计算模型的优化

上小节中的模型用来计算尾流中平均风速的分布，而尾流中的湍流强度增加效应是本小节要描述的内容。将平均风速减小和湍流强度增加结合在一起，才是尾流效应的全貌。当风力发电机组之间的间距小于20D时，都需要考虑尾流效应。

Frandsen模型^[24]是计算尾流中湍流强度增加效应的最经典的模型，受到广泛的应用。该模型假设风向均匀分布。若风向分布不均匀，可以进行修正。

Frandsen模型对背景湍流强度用尾流湍流强度予以修正，得到总湍流强度为

式中 N——最邻近的风力发电机组数量；

m——相关结构部件的材料对应的Wöhler曲线指数；

v——轮毂高度自由流（无尾流状态）平均风速；

p_w——尾流条件的发生概率；

x_i——到第i个风力发电机组的距离；

D——风轮直径；

TI——背景（或称为自由流）湍流强度；

TI_w——轮毂高度中心尾流的最大湍流强度；(www.xing528.com)

TI_Total——经尾流修正后的总湍流强度。

如图2-25所示，最邻近的风力发电机组数量N可以这样选择：

1）2台风力发电机组：N=1；

2）1排风力发电机组：N=2；

3）2排风力发电机组：N=5；

4）超过2排风力发电机组的风电场：N=8。

图2-25 确定最邻近风力发电机组数量的图例[24]

如果风电场包含5排以上的风力发电机组，且每排超过5台，或者垂直于主导风向上风力发电机组间距低于3D，则需要对平均湍流强度进行修正。修正过程是通过把背景湍流强度TI替换成TI^∗完成的：

式中 x_f——排间距；

x_r——排内风力发电机组的间距。