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海上风能研究进展

海上风能；大涡模拟；风力机尾迹；风资源评估；风力机布置优化

风能的大规模利用降低化石能源在能源消费中的占比，降低碳排放，是实现双碳目标的重要一环。风力发电机组运行在复杂环境当中，尤其是海上风电，不仅要考虑叶片和塔架的空气动力学，还要考虑支撑结构的水动力学及基础对海床冲刷的影响。这给海上风电的技术进步带来许多挑战。基于超级计算的数值模拟有望推动海上风电技术的理论、模型和方法的创新。报告首先汇报我们在海上风能的数值模拟方法方面的研究进展，包括（1）风力机的致动面模型和致动盘模型预测能力的评估；（2）沙质床面形态演化的流固耦合方法及轴流式动能水轮机对床面形态演化影响的研究；（3）数据驱动的大涡模拟模型和复杂边界下颗粒湍流的颗粒解析模拟方法。报告的第二部分将介绍我们在风力机尾迹机理、风资源评估、风力机布置优化方面的一些工作，包括（1）不同偏航角风力机的尾迹间相似性和漂浮式风力机的尾迹蜿蜒机制；（2）预测湍流速度脉动的基于神经网络的测量-关联-预测方法；（3）基于流体物理的风力机布置优化方法及其在不同典型案例中的应用。