复杂地形风场CFD模拟方法研究
发布时间：2021-02-01 21:12
对风资源准确的评估是保证规模化风电场中安全生产和投资回报的关键。我国山区面积广大,具有丰富的风资源。对于复杂群山地形,传统的风资源评估和选址方法明显已不适用,CFD方法及其特点显示了广阔的发展前景,并在工程应用中发挥着重要的作用。然而,如何对地形连绵起伏的山区应用CFD方法,包括计算域的选择和边界处理,已成为CFD方法工程应用中亟待解决的问题。本文采用CFD软件包FINETM/TURBO,使用带有壁面函数的k-e湍流模型进行山区风场选址的数值模拟方法研究。首先以简化的二维山地为研究模型,探索计算域的高度、长度对目标山地风场的影响,给出目标山地前后外延尺度的初步建议；进而采用不同的二维模型计算域进口形式,包括不同的水平过渡高度以及连接位置,分析并给出地形边界处理的推荐方法；随后对交错排布的简化三维山地模型进行了讨论,验证二维模型部分的各结论。根据以上简化模型的研究结果,对山西平鲁山区的实际地形进行了计算域选取和CFD数值模拟研究。风场的风资源分析及选址研究结果显示：入口、出口边界采用直接过渡到其截面平均海拔高度的处理方法对目标山区的流场并未产生较大的影响。本文结论对于山区风场的CFD选址...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风向玫瑰图
(2)稳定层:经常发生在地表温度很低的寒冷的夜晚，湍流受控于空气和地表的摩擦力，此时的风剪切力会很大(平均风速随高度的增加而增加)(3)中问层:中性大气中，当地表粗糙度产生的湍流导致足够多的边界层发生混合时，通常会产生大风，从风能利用的角度讲，中间稳定层是最需要考虑的状况。2.2.2地表粗糙度地表粗糙度通常有两种解释，一种是从空气动力学角度出发，因地表起伏不平或地物本身儿何形状的影响，风速廓线上风速为零的位置并不在地表面(高度为零处)，而在离地表一定高度处，这一高度就被定义为地表粗糙度，也称为空气动力学粗糙度。另一种是从地形学角度出发，将地面凹凸不平的程度定义为粗糙度，也称地表微地形。在做风能资源分析时，需要考虑的地形粗糙度是山前者定义的。空气动力学上的地表粗糙度表征地表与大气之间的相互作用，反映地表对风速的消减作用以及对风沙活动的影响，被广泛应用于表示各种地形地貌(如沙地，植被、冰雪面，海洋)的空气动力学性质。z。二00002mz。二0，03m
=y咖竺，V。/p。表冠内无量纲距离与近壁面摩擦速度u*与壁层内，壁面函数变为:ul，二_一二=一my+万UK一般取0一0.42，NUMECA软件中k的默认值为，不考虑粘性底层的情况下，其表达式如下:_与n里二玉、BKko糙高度，d0为零位移偏移量，定义为u(k0+d0)=O。O。对于大粗糙度壁面(峨洋0时)，意义相当于把d。的地方。对丛林地形可以依实际情况进行设置，
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂地形风场绕流数值模拟方法[J]. 梁思超,张晓东,康顺. 工程热物理学报. 2011(06)
[2]应用CFD于风电场风速分布预估的可行性探讨[J]. 康顺,魏慧荣. 工程热物理学报. 2008(12)
[3]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)
[4]世界《风能12%》蓝图（上）[J]. 郝丽珍,严天鹏. 太阳能. 2003(04)
[5]壁面湍流模型对湍流分离流动数值模拟的影响[J]. 王泽,刘卫明. 空气动力学学报. 2002(02)
博士论文
[1]大气边界层特性的风洞模拟研究[D]. 李惠君.浙江大学 2008
硕士论文
[1]地形对山地丘陵风场影响的数值研究[D]. 陈平.浙江大学 2007
[2]计算风工程入口湍流条件改进与分离涡模拟[D]. 曾锴.同济大学 2007
[3]基于FLUENT软件的建筑物风场数值模拟[D]. 黄滢.华中科技大学 2005
本文编号：3013444
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风向玫瑰图
(2)稳定层:经常发生在地表温度很低的寒冷的夜晚，湍流受控于空气和地表的摩擦力，此时的风剪切力会很大(平均风速随高度的增加而增加)(3)中问层:中性大气中，当地表粗糙度产生的湍流导致足够多的边界层发生混合时，通常会产生大风，从风能利用的角度讲，中间稳定层是最需要考虑的状况。2.2.2地表粗糙度地表粗糙度通常有两种解释，一种是从空气动力学角度出发，因地表起伏不平或地物本身儿何形状的影响，风速廓线上风速为零的位置并不在地表面(高度为零处)，而在离地表一定高度处，这一高度就被定义为地表粗糙度，也称为空气动力学粗糙度。另一种是从地形学角度出发，将地面凹凸不平的程度定义为粗糙度，也称地表微地形。在做风能资源分析时，需要考虑的地形粗糙度是山前者定义的。空气动力学上的地表粗糙度表征地表与大气之间的相互作用，反映地表对风速的消减作用以及对风沙活动的影响，被广泛应用于表示各种地形地貌(如沙地，植被、冰雪面，海洋)的空气动力学性质。z。二00002mz。二0，03m
=y咖竺，V。/p。表冠内无量纲距离与近壁面摩擦速度u*与壁层内，壁面函数变为:ul，二_一二=一my+万UK一般取0一0.42，NUMECA软件中k的默认值为，不考虑粘性底层的情况下，其表达式如下:_与n里二玉、BKko糙高度，d0为零位移偏移量，定义为u(k0+d0)=O。O。对于大粗糙度壁面(峨洋0时)，意义相当于把d。的地方。对丛林地形可以依实际情况进行设置，
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂地形风场绕流数值模拟方法[J]. 梁思超,张晓东,康顺. 工程热物理学报. 2011(06)
[2]应用CFD于风电场风速分布预估的可行性探讨[J]. 康顺,魏慧荣. 工程热物理学报. 2008(12)
[3]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)
[4]世界《风能12%》蓝图（上）[J]. 郝丽珍,严天鹏. 太阳能. 2003(04)
[5]壁面湍流模型对湍流分离流动数值模拟的影响[J]. 王泽,刘卫明. 空气动力学学报. 2002(02)
博士论文
[1]大气边界层特性的风洞模拟研究[D]. 李惠君.浙江大学 2008
硕士论文
[1]地形对山地丘陵风场影响的数值研究[D]. 陈平.浙江大学 2007
[2]计算风工程入口湍流条件改进与分离涡模拟[D]. 曾锴.同济大学 2007
[3]基于FLUENT软件的建筑物风场数值模拟[D]. 黄滢.华中科技大学 2005
本文编号：3013444
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