直接空冷机组的凝汽器由数十个空冷单元串并联组成,以阵列外形被布置在露天环境高架平台上,因此又被称为“空冷阵列”。在自然风扰动下,面向电机群整体能耗最优的空冷阵列风机群的区域划分,以及设计鲁棒性较强的机群分区转速调节器,都必须研究自然风的风速与风向时变过程中,流经空冷阵列空气流体的动态热动力学特性。本文以5X6空冷阵列物理模型为数值模拟对象,基于移动边界模型和滑移网格方法,建立与求解时变风速和变风向下的空冷阵列瞬态数学模型,提出了外流场旋转的空冷阵列网格模型,并对比风机入口风速的实验数据和数值解,验证了模型的有效性。数值结果表明,空冷阵列的入口温度和速度对风速变化响应快速无时滞;在连续型风速变化下,迎风面第2行轴流风机入口空气流量可定性为风速的负系数比例对象;在脉冲型风速变化下,空冷阵列入口热风回流率可定性为风速的有差內平衡对象。在环绕型与±120°摇摆风向变化过程中,迎风面第1行风机的空气入口流量受自然风影响最大,并且迎风面的位置跟随风向变化发生位移,移动带有2 s左右的时间延迟;在反转风向下,风向边缘侧空冷单元有明显热风回流现象,在风向反转过程中,发生热风回流的轴流风机位置发生位置对调,带有10 s左右的时间延迟。根据数值模拟结果,本文给出了 5点对轴流风机群分区与转速的控制建议:适当调高对风速干扰敏感区域风机转速控制器的微分项或增加前馈环节,以加快其对环境风速干扰的响应和抑制;在风机入口处设置温度传感器,将入口温度作为输入变量纳入风机转速控制系统;以空冷岛上空风向仪输出的风向角作为控制变量,在线调整控制分区策略;适当提高周边区域风机转速以改善空冷阵列的流动性能;降低受热风回流现象影响严重的空冷单元的风机转速,抑制加热气流重新进入空气冷凝器。