风力机尾流模拟国内外发展概况
气流通过旋转的风力机转子时产生动量损失，会在风力机下游形成风速下降的区域，该区域被称为尾流区。

尾流的紊流结构会影响下游风力机的疲劳载荷，使风力机的性能受到影响，功率输出减小，导致整个风电场的总功率输出受到影响。

1979年，Lissaman在瑞典Kalkugen实测数据的基础上，基于湍流喷射的相似理论，提出了单风力机尾流的计算模型—Lissaman模型。

继Lissaman模型之后，1986年，丹麦Riso的Katic等提出了Park模型，并将其应用到风能资源评估软件WAsP 中。

PARK 模型为一维线性尾流模型，不考虑湍流效应的影响，近似认为尾流影响区域随距离线性扩张，风轮后风速线性恢复，风轮影响区是圆锥形，且沿截面均匀分布，其流场如图1所示。

该模型的运算效率较高，一般常用在风力机优化布置计算中。

Mosetti、Marmidis、苏勋文、郑睿敏等国内外学者分别采用一维线性尾流模型进行了风电场优化布置、风电场发电量计算等发方面的研究。

2010年，王丰利用CFD计算结果将一维线性尾流模型改进为一维非线性尾流模型并进行了风电场微观选址研究工作，虽然尾流非线性扩展，但尾流区截面速度仍为均匀分布。

1988年，Ainslie假定尾流区二维轴对称，采用涡漩粘性理论求解N-S方程，从而求得流场各相关参数，得到二维轴对称涡漩粘性理论的尾流模型，该模型考虑了自由空气和风力机运行对风轮后风速的湍流影响，风速沿截面方向是非均匀分布。

计算模型中，湍流强度的影响与计算分为两部分：外界自由空气的剪切所造成的湍流影响和风力机自身旋转所造成的湍流影响。

此外，模型中风轮影响区一般分为三个区域：近尾流区、过渡区和远尾流区，其流场如图2所示。

各区域边界条件计算方法各不相同，如GH模型中近尾流区长度假设为2倍风轮直径，UO模型和FLaP模型则根据经验公式计算得到。

该模型运算较为复杂，效率较低，但计算精度相对高，一般常用于流场与风力机发电量的精确计算。

如商业软件Windfarmer中的发电量计算模块就是采用了该模型。

2003年，陈坤等利用AV尾流模型计算了风力机尾流区速度分布和处于尾流区的风力机性能所受到的影响，虽然计算结果与实验数据存在误差，但AV尾流模型在一定程度上模拟了风力机尾流区的速度分布，可以用来计算尾流区风力机性能。

随着CFD的发展，有学者开始尝试利用CFD研究风力机尾流。

1996年，Robert Gordon大学的Magnusson等基于三维CFD的计算模型把不同方向的平均风速、平均湍流脉动以及平均压力作为自变量，设定上边界、侧边界、地面边界以及进出口边界条件，采用k-ε湍流模型求解N-S 方程得到流场中各网格点处的参数值而得到RGU模型，如图3所示。

2007年，Réthoré等基于Risø/DTU开发的EllipSys3DCFD代码，采用k-ε湍流模型求解30km x 30km x 1.2km范围内100台风力机近海风电场的流场，并与实验数据进行了对比。

Réthoré指出正确的边界条件是获得满意结果的关键。

2008年，Kasmi 等通过在近尾流区湍能耗散方程添加一近似迁移项从而将标准k-ε改变为扩展k-ε模型，并分别计算了3种风力机尾流流场，与标准k-ε方程相比，计算值更理想。

2001年，Schlez等分别采用ECN、GH、Risø、RGU和UO尾流模型对Vindeby 近海风电场2台风力机风速进行了计算值与测量值的比较也说明，虽然RGU模型吻合最好，但仍然存在一定的误差，需要改进。

在各边界条件合理设定的基础上，基于三维CFD的尾流模型在计算风电场风力机尾流时相对较精确，尤其对于复杂地形的风电场区域，相比其它尾流计算模型有较大的优势。

综上所述，准确的尾流模型建立将有助于风电场的微观选址从而提高风电场经济效益以实现风资源的高效利用；也有助风力机载荷的准确计算从而改进风力机设计，同时有助于风电场安全运行。