海气耦合模拟下结合吹吸流动控制的海上风机气动性能优化研究

本文创新性地将双吸式流动喷射（D-SFJ）装置应用于IEA 15 MW风机，通过耦合海洋-大气-波浪-沉积物传输（COAWST）模型精准模拟海风剪切流，证实变强度射流可使推力波动降低2.53%，净气动功率提升。研究为海上风电（offshore wind energy）的湍流控制与疲劳载荷优化提供了新思路。

　　

Highlight

研究区域选定纽约-新泽西湾（New York–New Jersey Bight），该海域现有South Fork Wind（132 MW）风场运营，另有Empire Wind（810 MW）和Sunrise Wind（924 MW）项目在建（图1a）。该区域丰富的公开数据为海风场研究提供了理想试验场。

Model domain and boundary condition data

WRF模型采用三重双向嵌套网格（黑色边框标注），水平分辨率分别为15 km、5 km和1.66 km。最外层网格（d01）覆盖经度86°W–60°W、纬度27.8°N–50.6°N范围，垂直方向分67层，模型顶部气压设为5000 Pa。

Conclusions

通过考虑海气相互作用的多尺度模拟，证实变强度D-SFJ装置在IEA 15MW风机上的应用优势：采用URANS方法结合SST湍流模型和重叠网格技术，显示该装置能有效抑制海洋剪切流导致的载荷波动。

（注：生命科学术语适配调整为工程领域表述，保留^上标和_下标格式，如COAWST、URANS等专业缩写均用括号标注）