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基于商业化软件的风场数值模拟技术基于商业化软件的风场数值模拟
基于商业化软件的风场数值模拟技术基于商业化软件的风场数值模拟技术
基于商业化软件的风场数值模拟技术基于商业化软件的风场数值模拟技术
Barrios,A. ;Zubiaur ,R. ;Cordon,R.
西班牙Barlovento Recursos Naturales 公司
作者邮箱:abarrios@
摘要摘要::
摘要摘要::
这篇研究报告的目是基于已有的商业化软件(Meteodyn WT,美迪WT 软件),
检验热稳定度与风切变等不同参数的设定调整对一个风电项目中风场数值模拟
评估的影响。根据这样的目标,我们将把通过商业化软件得到的数值模拟结果与
测风塔实际测量值进行比较。在该研究报告中,我们也将比对应用不同方法对参
数调整之后的模拟计算结果与基于IEC 61400-12-1 标准以及MEASNET 程序等标
准方法得到的结果进行比对。该研究报告的结论是通过垂直风廓线测量方法(相
对于风向标准偏差方法,该方法可以提供更加有效的信息)调整热稳定度参数,
可以更好地改善风场的数值模拟结果,即使该方法并不是IEC61400-12-1 标准中
所要求的方法。
引言引言::
引言引言::
众所周知,即使在很短的距离内,由于地形地貌 (海陆不同地表粗糙度、障
碍物等)或者大气热稳定度的影响,会引起在测风塔处测量的风流情况与在风力
发电机处的风流情况不同。以往通过实地标定方法来对风力发电机的功率曲线进
行评估验证,该方法需要在风力发电机前安装测风塔,该种情况只针对于已经建
成的风电场,而对于尚未建成的风电场则无法采用此种方法。由于这个原因,有
必要通过实施风场数值模拟技术来正确评估风力发电机处的风流情况,以便能准
确评估风力发电机的发电量及其表现。到目前为止,商业CFD 软件,如Meteodyn
WT 软件,它允许使用不同等级的大气热稳定度作为输入条件,通过对垂直风廓
线的比对来调整热稳定度参数是否可以改善数值模拟结果,将在本研究报告中给
出相应的结论。
工作实施工作实施::
工作实施工作实施::
在测风点处可以非常容易地测量出垂直风廓线和风向标准方差,这些信息都
与确定大气热稳定度等级相关。在本研究中两个测风点已经被Barlovento 公司根
据IEC 61400-12-1 标准和MEASNET 程序进行了矫正 ,针对每一个测风点,矫正
是在每10 度一个扇区中进行的,因为在不同的扇区中其地形属性是不同的。
模拟计算模拟计算::
模拟计算模拟计算::
CFD 模型通过定义网格与边界条件来求解流体力学方程,在该项目中模型
的输入数据信息如下所示:
—地形和粗糙度:要进行风场模拟评估计算需要地形数据与粗糙度数据,在该项
目中,采用的是每10 米一根等高线的地形数据。
—网格属性:网格最小水平分辨率:25m
网格最小垂直分辨率:4m
网格水平扩展系数:1.1
—在模拟中采用几个不同的大气热稳定度值分别进行模拟(大气热稳定度取值从
非常稳定等级到非常不稳定等级)。
更多有关于 CFD 模型计算网格和计算流体力学方程的信息在参考文献[3]中
可以找到。
图图1 在在Meteodyn WT (美迪(美迪WT 软件软件)中不同热稳定度等级)中不同热稳定度等级下的垂直风廓线下的垂直风廓线
图图 在在 ((美迪美迪 软件软件))中不同热稳定度等级中不同热稳定度等级下的垂直风廓线下的垂直风廓线
根据不同根据不同大气大气热稳定热稳定度等级对实测数据进行度等级对实测数据进行计算计算分析分析
根据不同根据不同大气大气热热稳定稳定度等级对实测数据进行度等级对实测数据进行计算计算分析分析
大气热稳定度的不同等级可以根据风向标准方差来定义,如下表所示:
大气热稳定度等级大气热稳定度等级 风向标准方差风向标准方差
大气热稳定度等级大气热稳定度等级
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