复杂地形风速数值模拟

应用GUIDE模式，利用给定参考点的风速资料，考虑粗糙度变化，地形特征对风速的影响，对一些试验点进行风速模拟，模拟结果与实测资料进行对比，表明模拟结果有较高的精度。     

连续山坡地形下风场的数值模拟

为了研究复杂地形条件下连续山坡对近地面风场分布的影响,采用计算流体力学(CFD),基于商用软件Fluent6.3平台,模拟了迎风方向上相邻两座山的风场分布情况,具体分析了山间距和上游山高度两种因素对下游山迎风坡、坡顶、背风坡和山一侧近地面50 m高度内风速的影响。结果表明,山间距和上游山高度对下游山风速均有显著影响;山间距为1.25¹.75倍下游山高度时,上游山对下游山近地面部分区域风场有加速作用;上游山高度小于下游山高度时,下游山近地面风场受到的影响较小。     

复杂地形风场CFD模拟计算域的讨论

采用CFD软件包FINE/TURBO和带有壁面函数的k-ε湍流模型进行复杂地形地貌风电场流场的数值模拟研究。首先以简化的二维山地模型,探索计算域的高度、长度对目标山地流场的影响,然后变化不同二维模型入口的水平过渡及连接位置,分析并给出地形边界处理的合理建议,最后针对排布简单的三维模型、风场实际地形进行讨论。     

风力机风场模型的研究及紊流风场的MATLAB数值模拟

讨论了风剪、塔影和尾流对风场平均速度的影响,介绍了随机理论中离散随机序列与其功率谱、傅立叶谱的关系,研究了紊流风场模型中常用的几种典型的速度功率谱密度模型如Harris速度谱、Kaimal速度谱、Von Karman速度谱等模型。根据随机理论,确定利用速度谱求风速的紊流部分的算法,并用MATLAB编程实现了风力机紊流风场的数值模拟。     

基于NWP/CFD嵌套的复杂地形风场模拟研究

为解决复杂地形边界层风场模拟的边界条件问题,结合中尺度数值天气预报(NWP)和小尺度计算流体动力学(CFD)技术,提出一种基于NWP/CFD嵌套的降尺度风场模拟方法.该方法依据NWP低分辨率输出结果,建立目标区域来流边界数据库,并结合反距加权插值获得CFD边界精细格点信息.以沿海地区2处复杂地形为对象,重现目标区域内的...     

工业锅炉的CFD模拟与优化

采用商用软件Ansys-Fluent对用于硫酸生产的工业炉进行流体动力学模拟。根据锅炉内流场的分布特点,提出了一种新的设计方案。通过模拟,对锅炉内的燃烧现象和流体流动有了清晰的认识。并详细分析了锅炉内流体流动和传热的局部特性,如温度、速度大小。将数值计算结果与实验数据进行了比较,结果吻合较好,从而验证了模拟设计的可靠性。     

基于CFD的复杂地形风电机组机位微地形风资源数值模拟研究

  [目的]  在复杂地形进行风电机组建设时,机位点周围易形成高边坡地形,改变了风资源分布特征,影响机组发电量和安全性能,文章旨在研究高边坡地形的影响因素和预防其对机组的危害。  [方法]  基于STAR-CCM+软件平台对实际风电场机组高边坡地形进行了数值模拟,分析了立机位置选择、坡度、开挖深度等因素对机位处风资源参数的影响。  [结果]  结果表明:高边坡改变了原地形风的加速效应,产生大幅度的流体分离。当高边坡位于机组上风向时,机组下叶尖易产生较大的风切变,湍流强度超标,而高边坡在机组下风向时,机位处风资源参数则正常;高边坡的坡度大小对坡前立机风参数无显著影响;当下叶尖高度低于边坡高度时,机组位置下叶尖风速很小,切变值易超标。  [结论]  分析结果可为高边坡地形机组施工平台设计和塔筒高度选择提供参考。     

基于k-ε模型的实际地形风场CFD模拟研究

针对风场的数值模拟,采用标准k-ε湍流模型并修正其模型常数,改进入口边界条件的设置,并自定义基于粗糙度长度的z_0类型壁面函数,保证近地面网格的高分辨率。首先以平板地形为计算模型探索和验证以上方法,然后以实际地形Askervein小山为算例进一步验证其应用到工程领域的可行性,即可作为非线性求解器运用在风电场设计的定向计算中。     

粗糙度对风力机翼型气动性能影响的模拟研究

选取几种具有代表性的风力机叶片翼型,探讨在光滑条件与粗糙条件下翼型的空气动力性能。通过在翼型尾缘处添加粗糙带,与原翼型进行对比得到升力系数、升阻比等变化曲线,同时分析不同表面粗糙厚度对翼型气动特性的影响。结果显示:添加粗糙带后,翼型NACA4415,FFA-W3-211的升力系数提高,翼型S822、DU91-W2-250的升力系数下降,4种翼型的升阻比降低。表面粗糙带厚度对翼型气动性能的影响存在差异性,翼型S822最适合运行于低雷诺数下的风沙环境。     

复杂地形下风力机尾流数值模拟研究和激光雷达实验对比

以CFD数值计算和实验相结合的方法,对处于中国西南某多山地区陆上风电场的尾流特性进行研究,验证不同数值方法在复杂地形的适用性。首先采用2台激光雷达,测量目标风力机一个月内的自由来流风速和尾流廓线,在地形上坡加速效应下,不同大气稳定度下目标风力机的自由来流风速廓线均呈负梯度。然后分别采用经典致动盘和改进致动盘法,模拟目标风力机在主风向下的尾流发展。不同于只有风速与压降关系的经典致动盘法,改进致动盘法更考虑了叶片几何和气动参数(尺寸信息、攻角、桨距角、升阻力系数等)。通过与后置激光雷达尾流测试结果对比,这2种基于CFD技术的数值模拟方法,计算网格相同,计算时间相当,且均能较好地模拟因为复杂地形而引起的尾流偏转;其中改进致动盘的尾流形状与激光雷达相似,速度亏损也更接近激光雷达结果。因此,改进致动盘法更适合于复杂地形条件下风场模拟,较好平衡了计算的效率与精度。     

复杂地形风能资源评估研究初探

在实施可持续能源战略中，风能等可再生能源开发利用是重要的战略选择。风能资源评估是其开发利用的关键环节，如何利用有限的观测资料进行资源评估和分析就成为迫切需要解决的问题。本文正是基于此目的，就复杂地形下风能资源评估进行初步研究，通过对北京大学准静力模式进行改进，并进行数值模拟试验，探讨数值模拟在风能资源评估中的应用。模拟试验结果表明，改进后的模式很好地模拟出复杂地形条件下的流场特征，对复杂地形条件下的风能资源评估具有很好的指导意义。     

动态风工况下复杂地形风电场流场多尺度仿真

首先在秒级风速数据的基础上构建动态风速函数模拟真实风速工况,同时基于高程数据构建某真实复杂地形的三维结构图。基于格子玻尔兹曼方法并结合自适应格子排布,对复杂地形风电场非定常流场进行数值计算,得到该风电场的风资源分布。之后在典型位置布置2台2 MW风力发电机,考虑真实风力机叶片的动态旋转计算风力机及真实复杂地形在动态风工况下的流场。研究实际复杂地形和动态风速下风电场的风速分布及尾流结构演变规律。结果表明：该方法可实现对复杂地形在动态来流风速作用下的风资源分布预测,并考虑风力机小尺度尾流结构实现对真实风电场流场的多尺度仿真。     

基于分离涡方法的定日镜风效应研究

选用RANS湍流模型、大涡模拟与分离涡模型等计算流体动力学(CFD)方法,应用由新的湍流脉动流场产生方法DSRFG(discretizing and synthesizing random flow generation)模拟风场实际的湍流边界条件,对定日镜结构的风压分布及流场进行分析.将数值模拟结果与风洞试验数据进行...     

相变对土壤自然温度场影响研究

利用土壤水热耦合迁移方程,首次考虑土壤和大气温度场的年周期性变化,建立有相变影响的土壤传热物理、数学模型,将土壤冻结过程是否考虑相变的数值模拟结果进行对比分析。模拟结果表明有相变时土壤温度随时间变化的曲线不再为光滑的余弦曲线,土壤冻结初期和融化过程相对于无相变土壤都有温度的平缓持续段;进入冻结期后有相变的土壤温度整体高于无相变的土壤,随着深度的增加,此温度差值增大。将模拟结果与实测值进行对比分析表明,得出该文给出的模型及计算方法基本正确,但还应考虑冰的阻抗作用。     

基于GIS的复杂地形风能资源模拟研究

以ARCGIS为平台,利用重庆市1:25万DEM数据和气象台站资料,采用1/r2和1/r2h3结合地形高程以及坡度、坡向的两种插值方法分析了重庆市的风速分布.检验结果表明,1/r2h3结合坡度、坡向的插值方法能较好的反映风速的分布趋势,为复杂地形地区风能资源评估和风电场规划提供依据.     

YD-大厚度风力机翼型粗糙敏感度试验研究

基于YD-系列3个大厚度钝后缘风力机翼型（相对厚度35%、40%和60%）,在西北工业大学NF-3低速翼型风洞开展粗糙敏感度对翼型性能影响的试验研究。结果表明,前缘粗糙对大厚度翼型的性能影响很大,造成升力线斜率和最大升力系数急剧减小,吸力面后缘流动的提前分离。