基于CFD的复杂地形风能分布研究

提出一种通过计算流体力学(CFD)计算风电场风速和风能分布的方法,该方法通过Argis软件对风电场CAD等高线图进行离散处理,按照风速玫瑰图分布,利用Fluent软件对复杂地形条件下风场按照12分度进行数值计算,并按照风速风向分布概率由Tecplot软件进行后处理,得到整个风场的风速分布特点和风能分布.将计算结果与WAsP软件作比较,结合地形特点进行分析,认为本文计算方法得到的结论较为可靠.     

复杂地形风能评估的CFD方法

为解决传统方法不能评估复杂地形风能分布的问题,从某复杂地形的实测记录中选定两次风向稳定的强风过程为研究工况,建立了该地形40m×40m和20m×20m两种网格分辨率的六面体结构网格模型,采用SST k-ω及RNG k-ε两种湍流模型模拟了风速场分布.157°和83°两个风向的模拟结果表明,SST k-ω模型优于RNG k-ε模型,20m水平间距的网格精度更高,其中SST(20m)的模拟结果和实测风速的平均相对误差分别为6.46%和5.50%.最后,综合CFD模拟的风速比分布与当地的常年气象资料,提出了复杂地形全风向风能评估方法.     

复杂地形风能评估的CFD方法研究

不可再生能源的日益枯竭为风能的发展带来了机遇与挑战。我国风能资源丰富的东南沿海及岛屿多是复杂山地地形,传统的风能评估方法在复杂地形中并不适用,这使得风力发电机的微观选址难于实施。本文将研究复杂地形中风场分布的CFD精细化模拟方法,使其能为风机的微观选址提供依据。从海拔最高站点的记录中选定了两次风向稳定的强风过程为研究工况,并分别建立了地形的六面体结构网格模型,选用40m×40m和20m×20m两种网格分辨率,采用两种雷诺平均湍流模型,将得到的风场分布同现场观测数据进行了对比。结果表明湍流模型SST k-ε 的结果更准确,20m的水平网格分辨率对复杂地形风场的估计已有较高的精度。最后,联合风加速比分布与当地的常年气象资料,提出一套基于CFD方法的复杂山地地形全风向风能评估方法。     

江苏环港风电场风能资源特征分析

利用江苏环港风电场一座测风塔2010年12月至2011年11月的逐10 min实时观测数据, 对该地区风能资源特征进行综合分析, 得到该站点10, 50, 70和80 m高度的年平均风速为4.0~6.1 m/s, 年平均风功率密度为80.4~238.4 W/m2, 年有效风功率密度为116.5~262.5 W/m2, 年有效风速小时数为5777~7845 h, 年有效风能密度为679.3~2041.5 (kW?h)/m2。全年主导风向为NNE, N和NE, 三者之和接近全年风向的三成, 主导风向的风能密度接近全年的五成, 风速主要集中在3~8 m/s, 约占全年的80%。 总体来看, 该地区风能资源丰 富, 特别是已建设风机的轮毂高度年有效风功率密度达到250 W/m2以上, 有效风速小时数接近全年的90%, 具有很高的开发利用价值。     

离岸型海上风电场测风塔建设应注意的几个问题

建设离岸型海上风电测风塔对海上风电场的开发建设至关重要,本文介绍了离岸型海上风电场测风塔建设的必要性和挑战以及建设的一般程序和工作内容,提出了建设离岸型海上风电测风塔应注意的几个问题,以供后续工程建设参考。     

基于虚拟叶片方法的复杂地形风电场气动性能分析

基于计算机流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法和虚拟叶片(virtul blade method,VBM)方法研究了风力机尾迹与复杂地形的相互作用,以实际风电场为例,分析了造成复杂地形风电场中风力机振动的主要原因,提出了一种基于CFD的快速分析风电场气动性能的方法,比较了雷诺平均(Reynolds-averaged,Navier-Stokes,RANS)和大涡横拟法(large eddy simulation,LES)求解方法在捕捉地形效应和尾迹及预测风电场功率性能方面的差异。研究分析发现,机组尾流和复杂地形效应造成的湍流强度过大是造成该风电场风力机运行时剧烈震动的原因,LES方法预测尾流的延迟衰减和更明显的尾流干扰作用导致风电场的发电量低于RANS方法。RANS方法过度预测湍流,导致湍流动量更快的扩散和尾流快速恢复。因此,CFD结合VBM分析复杂地形条件下风电场气动性能的方法,可实现复杂地形大型风电场性能的快速分析,可应用于风电场相应气动控制策略的制定和复杂地形风电场的微观选址。     

四平市风能资源评价及开发利用研究

为研究四平市风能资源情况,利用该市近十年风速风向资料,详细计算和分析各风能资源参数,对四平市风能资源进行评价,并结合四平市风力发电现状,提出本市风能资源利用出现的问题,结果表明:四平市主导风向是SSW,年有效风能密度76.8 w/m2、年有效时数2939 h.由此可见,四平市属于风能可利用区,具有一定开发利用价值,其主要利用形式是风力发电.     

复杂地形湍流观测特征及通量代表性分析

利用2006年湖南小墨山地区冬夏两个采样时段的湍流观测数据,对当地湍流发展混合或扰动情况进行讨论。整体湍流特征量σu,w/u*观测值与相似性函数计算值差别较大,且与来流方向无明显关系,表明当地湍流受扰动强、发展混合差。结合印痕计算进行的湍流通量观测空间代表性分析发现,当地观测结果主要代表测点周边山地和平原两种地形的情况。冬季印痕主要分布于北方平原地区,山地影响平均仅为21%,而夏季的印痕源区主要为南方的山地,约占54%。     

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。     

不同季节乌鲁木齐风能资源潜能评估

为评估乌鲁木齐地区的风能资源,分析了风速概率分布、风能功率密度和风能等模型.利用威布尔分布分析了该地区典型气象年不同季节的平均风速、标准偏差、尺度参数、形状参数、最频繁风速、最优风速和风能可利用时间;分别利用对数正态分布、威布尔分布和瑞利分布对该地区不同季节的风速概率进行了分析;利用威布尔分布和瑞利分布分析了该地区不同季节的风能功率密度和风能.结果表明:乌鲁木齐地区典型气象年不同季节的平均风速、标准偏差、尺度参数、形状参数、最频繁风速、最优风速和风能可利用时间的最大值都发生在冬天,除了形状参数外的其它参数的大小顺序依次发生在秋天、春天和夏天;该地区不同季节的风速威布尔分布形状介于对数正态分布和瑞利分布之间;威布尔分布算出的风能功率密度和风能略大于瑞利分布算出的值;这两种分布模型算出的冬天风能功率密度和风能都最大,其次是秋天的,再次是春天的,夏天的风能功率密度和风能都最小.     

徐州风能资源的初步研究

利用徐州气象台的风速自记资料计算了徐州的风能资源,分析了徐州风能资源随时间变化的规律性和可用性,为使用单位采取对策、有效地利用风能资源提供了气候学背景。     

风电场设计优化评估软件WAsP9.0的应用

风电场建设过程中风能资源分析是非常重要的环节,本文介绍了风电场风能资源分析软件WAsP9.0的原理、WasP的功能模块、风图谱计算的基础数据,并以一个实例说明了风图谱的生成过程。     

复杂地形影响冰雹云发展的数值模拟实验

采用复杂地形条件下,中小尺度冰雹云发生发展的二维数值模式,在ＶＡＸ机上定量计算了在１６种微物理过程作用下云中各水态含量及云中宏,微观参量的大小,并模拟了复杂地形的各种热力,动力条件下冰雹云随时间发生发展的演变规律,得出的结构与实际相一致。     

基于国家站和平原风电场的风能参数变化分析——以河南省商丘市为例

为了科学准确的应用风能资源,以河南省商丘市为例,基于商丘市8个国家气象站1961—2021年气象资料和民权风电场2018—2020年10～150 m的8个高度层实测数据等资料,利用气候趋势分析、相关分析和风能资源评估等方法,研究商丘市近61年气象要素变化特征以及风能参数变化分析.结果表明：商丘市年平均风速2.4 m/s,季平均风速春季>冬季>夏季>秋季,月平均风速4月最大,9月最小,各站点年平均风速差异不大.商丘市年最多风向以北风和南东南风最多,春季和夏季以南东南风最多,秋季和冬季以北风和东北东风最多,四季均以西风最少,3—7月偏南风最多,8月到翌年2月偏北风最多.平均风速与各气象要素之间呈显著的相关性,民权站与风电场周边4个区域站的平均风速存在显著的正相关关系.民权风电场10～150 m高度平均风速范围1.59～5.51 m/s,平均风功率密度范围9.01～209.96 W/m²,各高度主风向及次风向基本一致,主导风向分布集中.     

基于MM5模式的大连近海地区风能资源评估

利用MM5中尺度气象模式和美国国家环境预报中心提供的1°×1°再分析初始场资料,对大连近海地区的风场进行了网格距为3km的高空间分辨率数值模拟,模拟时段为2000年全年.通过对比3个气象站风速的数值结果与站点观测结果,验证了该模式的有效性.对MM5模式的输出结果进行了后处理,得到了大连近海地区的年平均风速、年平均功率密度和年可利用时间等评估参数的等值线图,对大连市近海风能资源分布情况进行了分析.结果表明,大连近海地区风能资源较为丰富,具有较大的开发价值.     

浅析我国风能资源的利用与发展

在经济社会飞速发展的大背景下,以化石能源为主的不可再生能源已经难以满足社会生产的要求,也不能满足国家建设资源节约型和环境友好型社会的需要。风能是一种新的可再生资源,具有绿色清洁、价格低廉等优点,不会对气候造成影响,在全球范围内,风能资源已经得到越来越广泛的应用,具有广阔的发展前景。     

福建海域海上风能资源开发的难点与建议

福建海域受狭管效应影响,风能资源丰富,但也受各种制约因素及台风等恶劣海洋水文气象条件影响,面临着可开发海域少、施工条件困难、成本高、效率低等迫切需要解决的重大问题。     

全数字地形测图技术的探讨

全数字地形测图是在现代机助制图技术支持下发展起来的高新测图技术。随着GPS、GIS等相关技术的发展,全数字地形测图得到了迅速的发展和应用。全数字内外业一体化地形测图,速度快,精度高,为经济建设、城市发展提供了可靠的数据信息。     

基于WRF与CFD的复杂地形风场多尺度耦合模拟分析

在超高层建筑结构抗风研究中,风场的准确模拟是重要的前提条件.文中综合利用WRF(中尺度天气预报)模式可以模拟高空大气环流、小尺度CFD模拟具备高时空分辨率的特点,选取深圳气象塔周边地带作为一典型丘陵地貌风场研究区域,基于四维数据同化(FDDA)技术的WRF模式,以及平衡态大气边界层CFD模拟,进行这一复杂地形局部风场的...