内陆高山微地形区风速分布特征及其经验模型

特高压线路建设过程中的风偏设计参数主要依据以往标准;但以往标准并未就线路途经微地形、微气候的情况进行深入探讨,从而留下了安全隐患。为此研究了微地形条件下的风速分布特征,提出了内陆高山微地形下的风场模型;包括风速概率分布以及极值风速重现期。根据河南省电力公司尖山试验基地特高压真型试验塔的风速数据,分析了该模型的有效性与一年中不同时间段风速分布的变化,建立了尖山山区微地形下风加速模型。研究表明广义极大值模型在描述内陆高山风场特征方面效果最好,内陆高山风速随高度变化呈幂指数关系,微地形影响下风速放大比例最高可达30%。研究发现夏季时风速整体偏大,因此线路运行过程中应当更注意夏季时的风偏防范工作。     

基于Labview的虚拟风场算法的研究

在风力发电模拟系统中,风场模拟是一个关键环节,虽然通常认为风场符合Weibull分布,但它并不能很好的反映实际风场;后来提出了四参数混合模型,该模型弥补了Weibull分布的缺点,但其参数的估计计算相当繁琐;针对实验室模拟风场,该文提出了一种计算简便的风速数学模型,该模型将自然风速分为基本风速、阵风、缓慢变化风速和噪声风速4部分组成,而每个部分计算较为简便,并通过LabVIEW语言实现了对风场的模拟,模拟结果较为理想。     

基于风场效应等代的真实山脉简化模型对比研究

真实山脉地形崎岖复杂,山脊线两侧一般表现为不同的坡度,呈现明显的不对称性 . 为更好地反映真实山脉的地形与风场效应,在理想余弦山脉的基础上提出一种变截面余弦山脉简化模型. 基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）数值模拟,比较真实山脉、理想余弦山脉和变截面余弦山脉在平行山脉风向下地形特征点以及沿山脊线测点的水平平均风速加速比,并采用刚性直棒法对不同位置的导线风偏响应进行计算. 结果显示：变截面余弦山脉和真实山脉的地形特征点水平平均风速加速比较为吻合;离地高度50 m处,变截面余弦山脉的沿山脊线水平风速加速比与真实山脉基本一致;由于参数限制,理想余弦山脉的山脊线走势较为独立,理想余弦山脉相比于真实山脉的水平风速加速比差别较大;采用变截面余弦山脉计算得到的风偏角能较好地反映真实山脉的风偏情况. 尽管变截面余弦山脉的竖向风速与真实山脉存在较大差别,但变截面余弦山脉能较好地反映真实山脉的水平平均风速,具有风场效应的等代价值.     

方形土楼夯土墙的风驱雨量分布

对方形土楼进行风洞试验和数值模拟,在数值模拟风场和试验风场达到较好一致性时引入降雨过程的计算模型.采用该方法研究方形土楼在不同风速、不同降雨量,以及不同屋檐悬挑长度下迎风墙面风驱雨量的分布特征.研究结果表明:风驱雨侵蚀因子与风速和降雨量有关,并随风速及雨强的增加而增加;悬挑屋盖对屋盖附近区域的墙面形成有效的遮蔽作用.     

顾及下垫面特征的海坛岛近地面风场模拟

近地面风场模拟,目前多直接利用实测风速数据进行插值,其模拟结果不能反映地形特征对近地面风速的影响.综合考虑海拔高度、坡向、坡位等地形特征对风速的影响,提出了提高风场插值精度的方法:利用2013年10月份海坛岛离地2 m高风速实测数据进行反距离加权插值;基于数字高程模型数据,根据风速换算的指数律公式进行海拔高度的风速修订;对起伏地形区域,依据地形划分结果和不同的坡向、坡位条件进行水平方向的风速修订.对比风场修订前后结果,用本方法模拟的风场比直接内插的风场更接近实际风场分布,地形特征导致的风速分异得到了体现.     

海岛微地形风洞试验研究

海岛四周由于受海风影响较大,其风场特性处于不断变化中,准确了解其风特性是进行相关建设抗风设计的基础。然而,现行相关规范描述风场特性的数学模型通常仅适用内陆平坦地形,尚不足以描述类似海岛地形的风环境。因此,本文采用风洞试验的方法对南澳岛上一山谷内的风场特性进行了研究。研究结果表明：越靠近山谷中心,平均风速剖面与湍流强度剖面变化越大;主要风向来流下各测点的脉动风速功率谱与vonKarman谱较为吻合。本文研究成果可为类似地形下的工程设计提供试验依据。     

非线性时变机载雷达微下击暴流目标回波建模与算法设计

为了有效分析微下击暴流产生机理以及在非对称风场条件下微下击暴流的风速估计和回波谱,利用网格划分法的基本原理,结合多普勒效应建立了微下击暴流目标回波数学模型,并提出了一种机载雷达微下击暴流信号的处理算法.在非对称风场情形下仿真分析了顺风、偏风、侧风以及逆风时微下击暴流的风速估计以及功率谱.仿真结果表明,在不同距离门上的顺风、逆风、侧风以及偏风的风速变化符合微下击暴流的特征,非对称风场下的微下击暴流雨回波三维功率谱分布与非对称风场中的径向速度分布一致.     

基于边界层风洞的下击暴流稳态风场特性数值模拟

针对下击暴流稳态风场模拟问题,基于计算流体动力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),首先分别采用二维、三维冲击射流模型对下击暴流风场进行数值模拟,对下击暴流风场特性进行研究.在此基础上,根据下击暴流对桥梁结构作用主要受水平风速影响的特点,采用二维数值模拟方法对边界层风洞中设置倾斜平板模拟下击暴流水平风速风场进行了研究.最后,设计并加工了边界层风洞下击暴流水平风速模拟试验装置,在边界层风洞中进行了下击暴流水平风速风场模拟试验,并将数值模拟结果与试验结果和已有文献结果进行了比较.结果表明:下击暴流风场的二维冲击射流模型模拟结果与三维冲击射流模型模拟结果吻合较好,即二维冲击射流模型是一种有效的下击暴流风场简化模拟方法;在边界层风洞中设置倾斜平板所模拟的下击暴流水平风速风场数值模拟结果和风洞试验结果具有较好的一致性,并与冲击射流模型数值模拟结果和现场实测结果均吻合较好,即在边界层风洞中设置倾斜平板可模拟下击暴流水平风速稳态风场特性.     

江西省高山风场风能资源评价中风切变指数的研究

利用高山风场70 m高度测风塔观测数据,研究江西省高山风场风切指数变化特征。描述及总结了3处高山风场的风切变指数的日变化、月变化、季节变化特征及规律。分析结果表明地形和地表粗糙度是影响江西省高山风场风切变指数的主导因素。该结果能为江西省高山风电场的设计运行提供可靠的参考。     

CAARC高层建筑标准模型下击暴流风洞试验

为研究CAARC高层建筑标准模型在下击暴流作用下的响应,采用所开发的基于边界层风洞的下击暴流出流风速模拟试验装置模拟下击暴流稳态风场和瞬变风场,设计并制作了几何缩尺比为λ_L=1∶200的CAARC气弹模型,分别在下击暴流稳态风、瞬态风以及大气边界层B类风场条件下进行了风洞试验研究.结果表明：所模拟的稳态下击暴流风速剖面与经验风速剖面较为吻合;所模拟的瞬态下击暴流风速时程特性、湍流度与已有文献推荐值总体较为吻合;CAARC高层建筑标准模型在稳态、瞬态下击暴流风场作用下,顶部x、y方向位移时程波动较大,与大气边界层B类风场作用下位移时程存在明显差异.     

一种改进粒子群算法及其在风电场中的应用

针对传统粒子群寻优速度慢的缺点,引进了种群平均速度的定义。用平均速度表征粒子群的活跃程度,并作为粒子群惯性权重和学习因子调节的依据,加快了粒子群的寻优速度。针对粒子群容易陷入局部极值的缺点,提出将模拟退火算法引入粒子群算法,将粒子群的平行快速寻优能力和模拟退火的概率突跳特性相结合,保持了群体多样性,有效地避免了局部收敛。对2个典型测试函数的寻优问题进行仿真实验,实验结果验证了该算法的有效性。将改进的粒子群算法用于风电场风速概率分布模型的优化,与常规的统计方法相比,该方法具有更高的拟合精度。     

考虑风向的极值风速估计的Cook方法改进

基于对Cook方法理论缺陷的分析,提出一种改进方法,使得考虑风向的极值风速估计的概率模型由多元随机变量更准确地转化为一维随机变量.以南京地区的极值风速为例,对改进方法与Cook方法计算结果进行对比.结果表明:改进方法对极值风速概率分布形式无要求,也不受Cook方法所需某些假设的限制,从概率的角度来说是精确的方法.     

高山上的风速风压随高度变化规律初探

在海拔８００米高山上的１２０米高的电视塔上用风怀式电接风向风速仪实测得不同高度风速变化的数据，探索了高山上风速、风压随高度变化的规律，并提出不同高度风压计算公式．     

高墩多塔斜拉桥沿桥轴向风特性实测分析

为研究山区地形高墩多塔斜拉桥沿桥轴向风特性变化情况,在桥面沿桥轴向安装两个三维风速仪和两个二维风速仪,利用小波法提取实测非平稳风时变平均风速,对沿桥轴向风样本进行平均风特性和紊流风特性分析.结果表明:沿桥轴向4个测点平均风速、平均风向角变化趋势基本保持一致;沿桥轴向湍流强度、阵风因子、积分尺度等紊流参数变化趋势基本保持一致,顺风向湍流强度均值较规范推荐值偏高;沿桥轴向实测风样本顺风向功率谱密度在低频段较Simiu谱值偏低,在高频段顺风向功率谱密度与Simiu谱吻合较好;竖风向功率谱密度在低频段较Panofsky谱值偏低;在高频段竖风向功率谱密度与Panofsky谱吻合较差.     

应用WRF模型模拟分析风力发电场风速

风能的规划和设计中需要比较准确地确定所选厂址区域的风力资源分布,要有先进而准确的分析手段.论文选用美国WRF中尺度模式,分别选用4种不同的陆面过程方案（SLAB、Noah、RUC和Pleim-Xiu）,对2008年6月16日08：00至6月23日08：00（北京时间）贵州乌江源地区某风电场区域进行水平分辨率1,km的数值模拟,对比分析了近地面风场以及4种陆面过程对模拟结果的影响.结果发现：WRF模式较好地模拟出了该区域近地面风场的变化特征.Noah方案模拟的风速最大值与实际测站的风速最大值较接近;SLAB方案与Noah方案模拟的7,d的风功率密度更接近实际测站的风功率密度.可见,WRF模式能够较好地反映该区域的近地面风场情况,且模拟结果受到地形及地表粗糙度的影响较大.     

脉动风的计算机模拟

采用线性滤波器法中的自回归模型，模拟节点随机脉动风速时程，运用Matlab编程有效地模拟具有时间相关性、空间相关性的脉动风速时程。通过对模拟所得的双坡屋面节点风速时程的统计分析．显示了该算法具有较好的模拟精度和计算速度，可满足工程应用的要求。     

海洋地区风频模型探索

目前，可以当做风频模型的分布函数很多，但它们都不能准确地描述海洋地区的风频分布规律。根据海洋地区风频分布的特点，在Ｗｅｉｂｕｌｌ函数的基础上建立起新的风频模型，并给出它的参数估算方法。     

风速变化的并网型风电场故障分析

针对新疆达坂城风电场750 kW机组和风电场风速变化特点,建立了故障分析数学模型,对风电场提供的短路电流、风电机组机端电压和3种典型风速变化时,风电场提供的电流进行了仿真,并对不同位置三相短路电流进行了计算,研究了系统短路时风速变化的风电场与系统之间的相互影响,从低电压穿越功能(LVRT)角度,讨论了风电继电保护的配置问题,提出了改善风电场电压质量的措施.     

台风极值风速的数值模拟及分布模型

为克服台风统计样本的不足,以厦门为例,采用Batts风场模型,利用MonteCarlo数值模拟方法来拟合最大风速的极值渐进分布,拟合结果与实际较吻合.通过3种极值分布函数包括极值Ⅰ型、Ⅱ型、反向威布尔分布以及广义Parato分布(GPD)拟合结果的对比分析,得到100年重现期内极值Ⅲ型分布(即反向威布尔分布)对于厦门地区年最大风速拟合最好,而极值II型的偏差较大,并给出了厦门地区不同重现期内最佳的极值风速估算值.     

基于小波分解的统计模型对小时风速的预测

为提高小时风速的预测精度,提出了基于小波分解和AR模型的混合模型(WD-AR).模型应用小波分解技术将风速序列进行多层分解,再利用AR模型分别对各分解层的风速序列进行预测,最后将预测结果叠加得到预测值.采用河西地区风速观测数据对模型进行分析验证,结果表明:WD-AR模型预测精度指标R,RMSE和MAP E值分别是0.89,0.36和27%,与AR模型相比有了较大的改善,提高了小时风速的预测精度,说明WD-AR模型具有更好的预测能力.