山丘风场的数值计算与实验研究
发布时间：2021-09-05 23:17
在当今世界能源结构中,化石燃料还是占有很大一部分比例,然而化石燃料的利用带来一系列的环境问题,对人类的生活造成了严重的影响。因此寻找开发利用新型清洁能源成了经济可持续发展战略之一。风力发电作为可再生能源的形式之一,不仅清洁无污染,而且是可再生能源发电技术中规模最大和技术最为成熟的方式之一,已受到世界各国的欢迎和高度重视。我国风力资源主要分布在东南沿海、内蒙古和甘肃北部等地区。这些地区风力资源丰富,如何更好的利用这些丰富的风力资源主要研究问题。其中一些地区地形复杂如山地丘陵地区,当风流经这些地区时,近地流动的风特性（如风速、风压和湍流结构）将会发生显著变化像风速风压分布不规律,与平坦地区风速风压的分布相比出现了明显差异。因此丘陵、山区等复杂地区确定风力机安装位置的方法不能完全套用平坦地形的原则,必须要与实际地形相结合,综合考虑地质、交通和安装等要求。因此研究复杂地形风场的风特性对布置安装风力机具有最重要意义。基于此,本文选取轮廓线方程为正弦模型的典型山丘为计算模型,研究在山丘来流上方存在障碍物时对山丘风场的影响；在实际地形中除了孤立山丘之外,比较多的就是有多个山丘组成的起伏地形,所以选取...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.1.1 复杂地形风资源评估的重要性
1.1.2 风能资源分析的基本方法
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要内容
第2章 风资源中的基本理论
2.1 平均风特性
2.1.1 风速与风向
2.1.1.1 风速
2.1.1.2 风向
2.1.2 风能、风功率及风能密度
2.1.2.1 风能
2.1.2.2 风功率
2.1.2.3 风能密度
2.2 脉动风特性
2.2.1 脉动风速
2.2.2 湍流强度
第3章 CFD模拟障碍物对孤立山丘风场的影响
3.1 CFD的求解过程
3.2 计算模型的建立及网格的划分
3.2.1 山丘模型的选取与网格划分
3.2.2 边界条件与湍流模型选取
3.2.2.1 控制方程及湍流模型
3.2.2.2 边界条件设定
3.3 障碍物对孤立山丘风场的影响
3.3.1 网格无关性检查
3.3.2 障碍物周围风场变化
3.3.3 障碍物对山丘坡顶风场的影响
3.3.4 障碍物对山坡周围风场的影响
3.4 本章小结
第4章 起伏地形风场的实验研究
4.1 实验设备
4.1.1 轴流式风机
4.1.2 测速仪器
4.2 实验模型
4.3 实验方案
4.4 实验步骤
4.5 实验结果
4.6 实验结果对比分析
4.6.1 山脊1上风速的变化
4.6.2 山脊间风速变化
4.6.3 山脊2上风速变化
4.7 本章小结
第5章 本文总结
5.1 本文工作总结
5.2 本文不足及改进
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电场风资源计算的CFD模型研究[J]. 张晓东. 现代电力. 2013(04)
[2]流体遇障碍物后流动的初步发展数值模拟[J]. 张俊婷,崔小朝,王宥宏. 太原科技大学学报. 2013(01)
[3]风电场选址综述[J]. 杨珺,张闯,孙秋野,王刚. 太阳能学报. 2012(S1)
[4]风电场微观选址及发电量预测的探讨[J]. 谢建华,岳勇. 能源工程. 2012(04)
[5]障碍物对山坡地形风场的影响分析[J]. 卢玉华,曾雪兰,黄润兰. 可再生能源. 2012(04)
[6]峡谷地形条件下风电场风况数值模拟研究[J]. 沈晶,赖旭. 水电能源科学. 2011(08)
[7]复杂地形三维数值建模研究[J]. 尹士献. 河南理工大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]FLUENT在复杂地形风场精细模拟中的应用研究[J]. 李磊,张立杰,张宁,胡非,江崟,蒋维楣. 高原气象. 2010(03)
[9]复杂地形风能评估的CFD方法[J]. 肖仪清,李朝,欧进萍,宋丽莉,李秋胜. 华南理工大学学报(自然科学版). 2009(09)
[10]风电场选址问题综述[J]. 于力强,苏蓬. 中国新技术新产品. 2009(07)
硕士论文
[1]复杂山地地形风场CFD多尺度数值模拟[D]. 郭文星.哈尔滨工业大学 2010
[2]基于风力发电的风特性模拟系统研究[D]. 胡学敏.内蒙古农业大学 2009
[3]复杂山体地形对低矮建筑的风荷载作用效应研究[D]. 时凌琳.华侨大学 2009
[4]超高层建筑结构简化建模与风效应分析[D]. 宫贞超.哈尔滨工业大学 2008
[5]风资源评估方法研究[D]. 李常春.内蒙古工业大学 2006
本文编号：3386271
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.1.1 复杂地形风资源评估的重要性
1.1.2 风能资源分析的基本方法
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要内容
第2章 风资源中的基本理论
2.1 平均风特性
2.1.1 风速与风向
2.1.1.1 风速
2.1.1.2 风向
2.1.2 风能、风功率及风能密度
2.1.2.1 风能
2.1.2.2 风功率
2.1.2.3 风能密度
2.2 脉动风特性
2.2.1 脉动风速
2.2.2 湍流强度
第3章 CFD模拟障碍物对孤立山丘风场的影响
3.1 CFD的求解过程
3.2 计算模型的建立及网格的划分
3.2.1 山丘模型的选取与网格划分
3.2.2 边界条件与湍流模型选取
3.2.2.1 控制方程及湍流模型
3.2.2.2 边界条件设定
3.3 障碍物对孤立山丘风场的影响
3.3.1 网格无关性检查
3.3.2 障碍物周围风场变化
3.3.3 障碍物对山丘坡顶风场的影响
3.3.4 障碍物对山坡周围风场的影响
3.4 本章小结
第4章 起伏地形风场的实验研究
4.1 实验设备
4.1.1 轴流式风机
4.1.2 测速仪器
4.2 实验模型
4.3 实验方案
4.4 实验步骤
4.5 实验结果
4.6 实验结果对比分析
4.6.1 山脊1上风速的变化
4.6.2 山脊间风速变化
4.6.3 山脊2上风速变化
4.7 本章小结
第5章 本文总结
5.1 本文工作总结
5.2 本文不足及改进
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电场风资源计算的CFD模型研究[J]. 张晓东. 现代电力. 2013(04)
[2]流体遇障碍物后流动的初步发展数值模拟[J]. 张俊婷,崔小朝,王宥宏. 太原科技大学学报. 2013(01)
[3]风电场选址综述[J]. 杨珺,张闯,孙秋野,王刚. 太阳能学报. 2012(S1)
[4]风电场微观选址及发电量预测的探讨[J]. 谢建华,岳勇. 能源工程. 2012(04)
[5]障碍物对山坡地形风场的影响分析[J]. 卢玉华,曾雪兰,黄润兰. 可再生能源. 2012(04)
[6]峡谷地形条件下风电场风况数值模拟研究[J]. 沈晶,赖旭. 水电能源科学. 2011(08)
[7]复杂地形三维数值建模研究[J]. 尹士献. 河南理工大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]FLUENT在复杂地形风场精细模拟中的应用研究[J]. 李磊,张立杰,张宁,胡非,江崟,蒋维楣. 高原气象. 2010(03)
[9]复杂地形风能评估的CFD方法[J]. 肖仪清,李朝,欧进萍,宋丽莉,李秋胜. 华南理工大学学报(自然科学版). 2009(09)
[10]风电场选址问题综述[J]. 于力强,苏蓬. 中国新技术新产品. 2009(07)
硕士论文
[1]复杂山地地形风场CFD多尺度数值模拟[D]. 郭文星.哈尔滨工业大学 2010
[2]基于风力发电的风特性模拟系统研究[D]. 胡学敏.内蒙古农业大学 2009
[3]复杂山体地形对低矮建筑的风荷载作用效应研究[D]. 时凌琳.华侨大学 2009
[4]超高层建筑结构简化建模与风效应分析[D]. 宫贞超.哈尔滨工业大学 2008
[5]风资源评估方法研究[D]. 李常春.内蒙古工业大学 2006
本文编号：3386271
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