基本风速预测中缺失历史数据的修订方法

基本风速预测及制定中,经常会碰到历史数据的缺失现象,从而带来有效数据量少、风速预测效率不高的问题。为了尽可能避免这一现象带来的影响,对缺失历史数据进行修订是一个十分重要的环节。提出了基本风速预测中缺失数据的修订方法。统计了各气象台站的最大风速数据缺失率,介绍了目前采用的数据修订方法。根据数据缺失的特点及关注的对象,选用多重填补法对缺失的数据进行修订,并详细介绍了该方法的填补步骤。选用两个具体填补算例对日最大风速值数据修订进行说明,并用极值Ⅰ型概率模型对比了填补前后数据预测百年一遇风速的效果。结果表明,利用经缺失数据填补后的风速数据文件得到的历年最大风速序列,可以有效改善由于数据记录缺失造成的年最大风速值的遗漏,更好地预测基本风速。     

SWAN模型风能输入项的改进与验证

为了分析第三代海浪数学模型——SWAN模型的风浪模拟能力,分别计算了恒定风场和台风时变风场下的波浪场.恒定风场中假定不同的风速及风区长度,通过比较SWAN模型与SMB方法等经验风浪公式的计算结果,得出SWAN模型风浪模拟的适用范围.针对大风速下计算波高偏大的情况,通过分析参考波速引起的输入风速变小及拖曳力系数饱和等因素,提出了风能输入项的修正方法,并采用同步观测的风、浪资料对修正前后的计算结果进行了比较验证.结果表明,在大风速情况下,修正后的SWAN模型的模拟波高更接近于经验公式结果及实测数据.在SWAN模型风能输入项中引入参考波速引起输入风速减小及对拖曳力系数饱和因素的修正,可以更好地模拟大风速下的波浪场.     

不同气候下海峡两岸建筑抗风标准之基本风速比较

为明确闽台两地基本风速的合理取值,以台北市某气象站1961-2015年的实测风速数据为研究对象,基于两岸现行建筑结构抗风标准,分别选用年最大风速法和台风风速法取样,采用极值I型分布模型,对不同气候模式下的基本风速进行了比较研究.结果表明:对于相同的风速观测数据,根据台湾建筑抗风标准TB2015获得的极值风速略小于现行建筑抗风标准GB50009获得的极值风速(福建),而基本风速正好相反,但是两者之间的差别均很小;台风气候模式下的极值风速/基本风速预测值要大于混合气候模式下的对应值,且与实测极值/基本风速最为接近,误差均小于0.5％;对于受台风影响严重的海峡两岸地区,建议采用以台风风速法取样的台风气候模式下的基本风速.     

开口式风洞喷口来流风速的修正

采用数值仿真方法对1∶15的３／４开口回流式汽车风洞进行模拟,并将喷口法和驻室法推导得到的风速与风洞喷口来流风速监测值进行对比,提出来流风速的修正方案.与风洞试验数据对比,验证了数值仿真方法的有效性.空风洞仿真结果表明：在不同来流风速下,两种方法计算结果皆与风洞喷口来流风速监测值接近.安装车辆模型的风洞计算结果表明：在不同雷诺数下,由于安装车辆导致的阻塞作用,喷口附近的压力受到影响,两种方法推导得到的风速皆需进一步修正.用于压差修正的系数,是依赖于风速的高阶多项式,可有效降低风速测量的误差.     

3/4开口式风洞喷口来流风速的修正

采用数值仿真方法对1∶15的3/4开口回流式汽车风洞进行模拟,并将喷口法和驻室法推导得到的风速与风洞喷口来流风速监测值进行对比,提出来流风速的修正方案.与风洞试验数据对比,验证了数值仿真方法的有效性.空风洞仿真结果表明:在不同来流风速下,两种方法计算结果皆与风洞喷口来流风速监测值接近.安装车辆模型的风洞计算结果表明:在不同雷诺数下,由于安装车辆导致的阻塞作用,喷口附近的压力受到影响,两种方法推导得到的风速皆需进一步修正.用于压差修正的系数,是依赖于风速的高阶多项式,可有效降低风速测量的误差.     

测压铜球的温度修正公式

讨论了由不同环境温度下得到的测压铜球准动态标定数据应用回归分析技术导出压力的温度修正公式的方法。该公式可用于计算铜球在非标准温度下工作时的压力修正值和编制温度修正表。     

复杂地形下全风向风速比计算方法研究

为解决复杂地形环境中,输电塔线风荷载计算的地形修正系数选取问题,本文基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic, CFD)手段,提出了一种以无量纲风速比为输出的数值计算方法。该方法参考COST Action 732建议的风环境模拟指导准则,对CFD中复杂地形的计算域选取、边界条件定义方式作出改进,使其能够适用于大规模批量计算。围绕Askervein山丘及我国沿海地区的一处复杂地形,结合部分风洞试验、现场实测及参考COST Action 732准则获得的风速比数据,验证了数值模拟方法的合理性。结果表明,采用本文所述风速比计算手段,能准确考虑地形、地貌对输电塔线工作高度范围内的风加速比及风剖面造成的影响,该方法的实施为复杂地形风速比数据库的建立、输电塔线的防风加固及风致灾损事故分析奠定基础。     

复杂地形下基于计算流体动力学的风速比计算

为解决复杂地形环境中,输电塔线风荷载计算的地形修正系数选取问题,基于计算流体动力学(computational fluid dynamic,CFD)方法,提出了一种以无量纲风速比为输出的数值计算方法。该方法参考COST Action 732建议的风环境模拟指导准则,对CFD中复杂地形的计算域选取、边界条件定义方式作出改进,使其能够适用于大规模批量计算。围绕Askervein山丘及中国沿海地区的一处复杂地形,结合部分风洞试验、现场实测及参考COST Action 732准则获得的风速比数据,验证了数值模拟方法的合理性。结果表明,采用该风速比计算方法,能准确考虑地形、地貌对输电塔线工作高度范围内的风加速比及风剖面造成的影响,该方法的实施为复杂地形风速比数据库的建立、输电塔线的防风加固及风致灾损事故分析奠定基础。     

基于长期实测数据的西北地区风力发电场风速风向联合概率分布分析

为更准确地研究风力发电结构在风荷载下的结构响应,基于甘肃气象局提供的1981-2017年甘肃六地风速风向实测数据,对各地区的风速风向联合概率进行分析.抽取每天的最大极值风速及其对应风向为极值样本,统计分析得到各地区风速风向联合分布.将Gumbel,Frechet和Weibull分布函数线性化的基础上,利用最小二乘法拟合各分布函数参数,根据参数拟合结果推算各地区10,50和100年重现期的极值风速,并和各地区最大基本风速规范建议值进行对比.研究结果表明,考虑风速风向概率影响的基本风速更加符合实际情况,最大基本风速规范建议值偏于保守.     

基于GIS的微尺度山地近地表风速小网格推算研究

在复杂山地地形条件下,近地表风速是空间随机向量,受地形、地貌和地物影响较大.采用正交试验设计采样点,使用手持气象站对风速进行采样,利用普通最小二乘法回归分析(OLS)、空间回归分析方法对采样数据进行分析,建立平均风速和小地形因子的数学推算模型.结果表明OLS回归模型对研究区风速的模拟效果良好,模拟结果基本能够反映山地近地表风速的分布差异.     

地形抬升型微地形下台风风场计算模拟

福建省内多山地丘陵地貌,当台风经过山岭型微地形时,由于风速叠加效应和风压改变,在微地形附近空间的风速、风向、湍流强度和风压都会产生变化。每年台风登陆都对电网造成巨大的破坏,比如倒塔、断线。本文以流体力学理论为基础,采用计算流体力学方法,通过对实际地形的建模仿真,研究地形抬升型为微地形对风速的加速作用。计算结果表明地形抬升型微地形对风速有明显的加速作用,并且超过了国家标准规定,目前输电线抗风设计的执行标准存在偏低的问题。研究结果对输电线路的抗风设计具有一定的工程参考价值。     

山区桥梁桥址风环境试验研究

北盘江特大桥位于地形特殊的山区．通过模拟桥址地形的风洞试验，确定桥梁设计基准风速和相关的风特性参数，使得到的风速真正反映桥址处风的实际状况．试验结果表明：北盘江特大桥桥址处无明显风速放大效应；根据荷载等效原则，桥面设计基准高度可采用统一的等效桥面高度来描述；当横桥向来流，且与山谷走向一致时，桥面高处的水平方向和竖向脉动风功率谱密度在脉动风的振动频率的低频区域，可以分别近似采用Kaimal谱和Panofsky谱，     

平鲁县风能资源状况分析

通过对平鲁区近30年风观测资料的综合分析,发现平鲁区多年年平均的风速日变化范围在2.5m/s～5m/s之间,风速的日变化主要随太阳辐射的变化而变化,风速的大小受太阳辐射、下垫面和地形影响较大。指出平鲁区每年4月份的风速最大,3月份风速次大,全年风速最大的季节在春季,冬季次之,夏季风速最小;全年的风能主要是由西北偏西风和西风提供,这两个风向的风能占到总风能的72%;多年的年平均风速没有明显的增大或减少趋势。     

新疆达坂城风区顺风向脉动风功率谱

为研究新疆乌鲁木齐所处达坂城风区的复杂脉动风环境，基于实测风场风速数据分析并拟合了该风区的顺风向脉动风功率谱。结果表明：以反比例函数拟合山区峡谷地形平均风速与湍流强度的关系误差较小；山区峡谷地形湍流积分尺度分布较离散，但整体随平均风速的增大而增大；考虑地形系数的Kaimal修正谱在含能区和惯性子区间能较好地表征实测谱，在耗能区选用三参数拟合描述实测谱效果良好；选用过渡函数来描述惯性子区间与耗能区接触区域的功率谱，拟合效果较为理想。可见达坂城风区具有特殊顺风向脉动风特性，以修正谱和拟合谱分段构成的函数模型可用于表征该风区顺风向脉动风功率谱。     

一个复杂地形下空气污染物长期浓度计算模式

介绍了作者设计的计算复杂地形下大气污染物长期平均浓度的有限差分模式.模式输入资料为风速风向和稳定度的联合频率、源资料、GTOP30(30 s地形资料,可免费获得)地形资料,比高斯模式只增加使用了GTOP30地形资料.用该模式计算了古交2005年二氧化硫(SO2)的地面浓度分布.结果表明,运行时间可以接受,算例用时2.5 min.得到的浓度分布与直观认识一致.对比监测值,显示计算值与监测值比较吻合.     

华中丘陵地带塔层湍流通量的观测分析

利用2006年湖南小墨山地区的塔层数据和湍流数据, 分析了该地区风速风向的年变化以及冬夏两季风温廓线的日变化规律, 利用传统近地层通量廓线关系得出了感热通量计算值, 并将其与感热通量测量值进行了对比, 对经典近地层相似性理论在非均匀下垫面上的应用进行了初步探讨。研究发现小墨山地区的复杂地形对粗糙度、感热通量的计算有重要影响, 需要将来流分成不同方 向分别讨论。由于北部平原南部 山地的影响, 偏南风时粗糙度z₀ 大于偏北风。而对夏季感热通量的分析表明, 感热通量的计算主要受到山体的影响。北风时测点位于迎风坡, 计算值系统偏大, 东南风时对应背风坡的情况, 计算值系统偏小, 西南风与山体走向大体平行, 计算值与测量值近似相等; 将有偏差的计算值进行修正后, 结果得到了明显改善。     

不同风场下高层建筑风效应的风洞试验研究

在大气边界层风洞中模拟了C,D两类地貌的风场,对某市区办公楼进行了风洞试验,分析了不同风场下高层建筑风压分布特性、风荷载及风致响应特性.结果表明:C类风场下平均风压系数、总体弯矩系数、最大基底剪力和最大基底弯矩均大于D类风场的对应值;C类风场下办公楼风荷载大于D类风场下办公楼风荷载;C类风场下各测点风压谱峰值对应频率均小于D类风场下各测点风压谱峰值对应频率;C类风场下结构顶部峰值加速度大于D类风场下结构顶部峰值加速度.     

桥梁阵风风速系数研究

通过用短暂时距内的平均预期最大值代替瞬时预期最大值的方法来得到风速峰值和阵风风速系数,并讨论了地表粗糙度、基本风速、桥面高度和时距对阵风风速系数的影响程度,最后给出了阵风风速系数的数值．     

飞机测风资料在大气边界层研究中的应用

利用飞机和风廓线雷达2009年8月至2010年6月的连续观测资料, 讨论上海地区飞机测风资料在大气边界层风场研究中的适用性, 探究造成飞机资料偏差的可能原因并给出初步的修正方法。结果表明: 与风廓线雷达观测结果相比, 飞机观测得到的水平风速偏小, 这主要与仪器系统偏差有关; 在300 m高度以下, 1500 m高度以上, 以及气温低于-8℃, 风速小于1 m/s的低温小风情况下, 飞机观测得到水平风速的差异显著增大, 在这些条件下飞机对大气风场的探测具有局限性。用修正后的风速资料分析上海地区低层大气的风场结构, 得到的结果符合风场的一般变化规律。