热带气旋作用下复杂地形绕流数值计算研究
发布时间：2021-11-05 07:40
我国东南沿海地区年平均风功率密度在200W/m2以上,年平均利用小时数超过6000小时,风资源丰富,但由于其地理位置的特殊性,频繁受到登陆热带气旋的影响,对该区域的风电建设和运营产生较大影响。实际上,影响风电场的热带气旋大致可以分为效益型和破坏型两大类,效益型热带气旋可以为风电场带来良好收益,而破坏型热带气旋可能会对风电场产生极大的破坏作用。另一方面,我国东南沿海地区复杂山地和丘陵地形较多,气流经过时其风速和湍流结构会发生显著改变,对风力机微观选址和承受载荷均有重要影响。由于过去缺乏统计性的实测数据,并未对热带气旋与复杂地形的相互作用进行详细研究。风力机设计广泛遵循的IEC标准对于热带气旋影响区域,推荐使用S级设计标准,由设计人员自行给定,随意性强,可操作性差。因此,为保证我国风电健康发展,开展热带气旋作用下复杂地形湍流风场的流场特性研究是极具必要的,这将对我国东南沿海风资源评估和风力机的微观选址具有重要的理论和工程实践意义。本文首先根据我国气象学者的研究工作,利用中国气象局提供的近十几年登陆我国东南沿海热带气旋平均量和脉动量的统计特性,对影响我国东南沿海地区的热带气旋流场进行数学建模...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
图目录
表目录
第1章 绪论
1.1. 研究背景和意义
1.2. 国内外研究现状
1.3. 本文研究内容
第2章 热带气旋大气边界层数值模拟方法探讨
2.1. 自然风大气边界层
2.2. 热带气旋大气边界层数学建模
2.3. 热带气旋风场CFD数值方法
2.3.1. 流体力学基本控制方程
2.3.2. 湍流模型
2.3.3. 湍流近壁面边界层的处理方法
2.4. 热带气旋平衡大气边界层数值模拟
2.5. 小结
第3章 热带气旋大气边界层风洞实验
3.1. 引言
3.2. 低速风洞特性
3.3. 热带气旋大气边界层风洞实验设计方案和测量方法
3.3.1. 尖劈、粗糙元设计方案
3.3.2. 测量方法
3.4. 效益型热带气旋风洞实验结果
3.5. 小结
第4章 热带气旋作用下二维单山流场特性研究
4.1. 引言
4.2. 山体模型简介
4.3. 二维单山数值方法验证
4.4. 二维单山流场数值计算分析
4.4.1. 二维单山流场特性
4.4.2. 二维单山流场典型位置平均风速和湍流特性
4.5. 坡度对流场影响分析
4.6. 小结
第5章 热带气旋作用下二维连续双山流场特性研究
5.1. 引言
5.2. 二维连续双山数值方法验证
5.3. 二维连续双山模型流场特征分析
5.3.1. 二维连续双山流场特征
5.3.2. 二维连续双山流场典型位置平均风速和湍流特性
5.3.3. 与IEC标准对比
5.3.4. 不同山体间距对平均速度和湍流强度影响
5.4. 小结
第6章 热带气旋作用下三维孤立山体流场特性研究
6.1. 引言
6.2. 三维孤立山体模型数值方法验证
6.3. 三维孤立山流场分析
6.3.1. 三维孤立山流场特征
6.3.2. 三维孤立山流场典型截面平均风速和湍流特性
6.3.3. 三维孤立山流场与二维孤立山流场比较
6.4. 小结
第7章 结论与展望
7.1. 结论
7.2. 研究展望
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文与获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]台风影响下的正常湍流模型（NTM）设计[J]. 张容焱,张秀芝,徐宗焕,徐经纬. 太阳能学报. 2014(06)
[2]基于SST k-ω湍流模型的平衡大气边界层模拟[J]. 胡朋,李永乐,廖海黎. 空气动力学学报. 2012(06)
[3]登陆我国不同区域热带气旋气候特征的对比[J]. 胡娅敏,宋丽莉,刘爱君. 大气科学研究与应用. 2008(01)
[4]采用大涡PIV方法研究搅拌槽内湍流动能耗散率[J]. 刘心洪,闵健,潘春妹,高正明,陈文民. 过程工程学报. 2008(03)
[5]大气边界层风洞流场特性的模拟[J]. 石碧青,洪海波,谢壮宁,倪振华. 空气动力学学报. 2007(03)
[6]西北太平洋和南海热带气旋的气候特征分析[J]. 王东生,屈雅. 气象. 2007(07)
[7]风电场地形绕流的CFD结果确认研究[J]. 魏慧荣,康顺. 工程热物理学报. 2007(04)
[8]风工程数值模拟中平衡大气边界层的研究与应用[J]. 杨伟,金新阳,顾明,陈素琴. 土木工程学报. 2007(02)
[9]热带气旋对风力发电的影响分析[J]. 宋丽莉,毛慧琴,钱光明,刘爱君. 太阳能学报. 2006(09)
[10]广东沿海近地层大风特性的观测分析[J]. 宋丽莉,毛慧琴,汤海燕,刘爱君. 热带气象学报. 2004(06)
博士论文
[1]沿海和山区强风特性的观测分析与风洞模拟研究[D]. 庞加斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]平衡大气边界层的CFD数值模拟研究[D]. 刘安彬.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3477368
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
图目录
表目录
第1章 绪论
1.1. 研究背景和意义
1.2. 国内外研究现状
1.3. 本文研究内容
第2章 热带气旋大气边界层数值模拟方法探讨
2.1. 自然风大气边界层
2.2. 热带气旋大气边界层数学建模
2.3. 热带气旋风场CFD数值方法
2.3.1. 流体力学基本控制方程
2.3.2. 湍流模型
2.3.3. 湍流近壁面边界层的处理方法
2.4. 热带气旋平衡大气边界层数值模拟
2.5. 小结
第3章 热带气旋大气边界层风洞实验
3.1. 引言
3.2. 低速风洞特性
3.3. 热带气旋大气边界层风洞实验设计方案和测量方法
3.3.1. 尖劈、粗糙元设计方案
3.3.2. 测量方法
3.4. 效益型热带气旋风洞实验结果
3.5. 小结
第4章 热带气旋作用下二维单山流场特性研究
4.1. 引言
4.2. 山体模型简介
4.3. 二维单山数值方法验证
4.4. 二维单山流场数值计算分析
4.4.1. 二维单山流场特性
4.4.2. 二维单山流场典型位置平均风速和湍流特性
4.5. 坡度对流场影响分析
4.6. 小结
第5章 热带气旋作用下二维连续双山流场特性研究
5.1. 引言
5.2. 二维连续双山数值方法验证
5.3. 二维连续双山模型流场特征分析
5.3.1. 二维连续双山流场特征
5.3.2. 二维连续双山流场典型位置平均风速和湍流特性
5.3.3. 与IEC标准对比
5.3.4. 不同山体间距对平均速度和湍流强度影响
5.4. 小结
第6章 热带气旋作用下三维孤立山体流场特性研究
6.1. 引言
6.2. 三维孤立山体模型数值方法验证
6.3. 三维孤立山流场分析
6.3.1. 三维孤立山流场特征
6.3.2. 三维孤立山流场典型截面平均风速和湍流特性
6.3.3. 三维孤立山流场与二维孤立山流场比较
6.4. 小结
第7章 结论与展望
7.1. 结论
7.2. 研究展望
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文与获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]台风影响下的正常湍流模型（NTM）设计[J]. 张容焱,张秀芝,徐宗焕,徐经纬. 太阳能学报. 2014(06)
[2]基于SST k-ω湍流模型的平衡大气边界层模拟[J]. 胡朋,李永乐,廖海黎. 空气动力学学报. 2012(06)
[3]登陆我国不同区域热带气旋气候特征的对比[J]. 胡娅敏,宋丽莉,刘爱君. 大气科学研究与应用. 2008(01)
[4]采用大涡PIV方法研究搅拌槽内湍流动能耗散率[J]. 刘心洪,闵健,潘春妹,高正明,陈文民. 过程工程学报. 2008(03)
[5]大气边界层风洞流场特性的模拟[J]. 石碧青,洪海波,谢壮宁,倪振华. 空气动力学学报. 2007(03)
[6]西北太平洋和南海热带气旋的气候特征分析[J]. 王东生,屈雅. 气象. 2007(07)
[7]风电场地形绕流的CFD结果确认研究[J]. 魏慧荣,康顺. 工程热物理学报. 2007(04)
[8]风工程数值模拟中平衡大气边界层的研究与应用[J]. 杨伟,金新阳,顾明,陈素琴. 土木工程学报. 2007(02)
[9]热带气旋对风力发电的影响分析[J]. 宋丽莉,毛慧琴,钱光明,刘爱君. 太阳能学报. 2006(09)
[10]广东沿海近地层大风特性的观测分析[J]. 宋丽莉,毛慧琴,汤海燕,刘爱君. 热带气象学报. 2004(06)
博士论文
[1]沿海和山区强风特性的观测分析与风洞模拟研究[D]. 庞加斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]平衡大气边界层的CFD数值模拟研究[D]. 刘安彬.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3477368
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3477368.html
