西安交通大学 · 大学生创新训练项目

风电场偏航优化
可视化演示系统

上游风机主动偏转一个角度,把尾流"推"向下游风机一侧——
用上游少量功率损失,换取全场总功率提升。

两台串列全场增益 +8.1% · 3×3 阵列全场增益 +24.0%
FLORIS GCH 尾流模型 NREL 5MW 基准风机 代理模型实时预测 POD 降阶分析 3D 流场渲染 功率需求跟踪

0%

3×3 阵列独立偏航增益

0%

两台串列最优增益

两台串列最优偏航角

0

POD 模态覆盖 98% 能量

1

问题:尾流遮挡

上游风机的低速尾流正对下游风机,下游风速骤降,全场功率受损。

2

方法:主动偏航

上游风机偏转 +25°,尾流横向偏移,让出下游迎风通道;代理模型实时预测功率。

3

结果:全场增产

上游损失少量功率,下游功率回升,两台总功率 +8.1%,3×3 阵列 +24.0%。

4

闭环:数据-物理-控制

FLORIS 流场 → 代理模型 → 优化求解 → 功率跟踪,形成可演示的完整链路。

来流风 U∞ γ₁ = +25° 清洁来流 (7.2 m/s) 机组间距 5D = 630 m
风机 1 (上游主动偏航)
偏航 +25° · 1459 kW (-16.8%)
风机 2 (下游 0° 迎风)
避开尾流 · 909 kW (+108.4%)
低速尾流核心 扩散过渡区 清洁来流区 偏转轨迹线

为什么"偏一点角度"能多发电?

风经过风机后会形成一条低速尾流。若上游风机正对来风,尾流直接打在下游风机上,下游出力大幅下降。

让上游风机主动偏转一个小角度(偏航),尾流随之横向偏转,下游风机重新获得较高来流风速。上游牺牲的少量功率,被下游更多的功率增量补偿。

在 FLORIS GCH 模型上:两台串列最优偏航约 +25°,全场增益 +8.1%;推广到 3×3 阵列协同偏航,增益可达 +24.0%

在尾流页拖动滑块体验 →

核心交互

CORE
📊
尾流分析
拖动偏航角,尾流云图与功率实时联动
CORE
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🎯
优化结果
偏航前后对比、扫描动画、增益曲线
CORE
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优化求解器
任意风速,实时搜索最优偏航角
AI · OPT
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🧭
Dashboard
数据-物理-控制一屏总控
CORE
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3D 与流场

3D · FIELD
🌀
3D 风电场 NEW
九台风机协同偏航,转子旋转、尾流偏转的 three.js 3D 场景
3D
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🌐
3D 尾流曲面
三维速度曲面,自动环绕展示
3D
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🫧
3D 体渲染
蓝白尾流低速泡,偏航扫描动画
3D
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🔥
热力矩阵
偏航角 × 风速功率增益全景
ANALYSIS
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🌬️
风玫瑰
各风向下的功率增益分布
ANALYSIS
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分析与控制

ANALYSIS · CONTROL
📋
数据总览
全工况功率与 P₁/P₂ 分解
ANALYSIS
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🔬
POD 降阶分析
模态能量、流场重构与误差
POD
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3×3 阵列优化
九机协同偏航 +24% 增益
ARRAY
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🎛️
功率需求跟踪
输入目标功率,自动搜索偏航角
CONTROL
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模型与接口

ENGINEERING
🎯
模型精度
XGBoost 代理模型质量佐证
AI
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🔌
统一数据接口
predict_power / find_yaw_for_target 契约
CORE
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TECH STACK
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