风机尾流场与海气边界层风场的多普勒激光雷达观测研究

发布时间：2017-04-13 07:10

  本文关键词：风机尾流场与海气边界层风场的多普勒激光雷达观测研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于多普勒效应的传感器的开发和应用使得获取各种尺度的气象信息成为可能,相干多普勒激光雷达系统以其高时空分辨率,高精度,多角度测量成为晴空风场测量的有效手段之一,除了风场测量还可以进行大气湍流、飞机尾涡和风切变等观测,在气象预报和航空飞行安全等领域发挥重要作用。本文首先介绍了相干多普勒激光雷达的测风原理,其次是基于全光纤的相干多普勒激光雷达硬件系统结构以及测量模式和反演算法的介绍。本文的数据处理部分采用图形化编程语言Lab VIEW编写,并结合MATLAB高效直观地将结果图呈现出来。本文研究的主体部分是相干多普勒激光雷达在风电和海气边界层风场两方面的应用介绍和数据分析。由于风电场选址和设计受到地形和环境风场的影响,精细化的风场测量对于风资源评估和风电场运行有着重要意义。本文除了介绍相干多普勒激光雷达在海陆风电场的风场观测实验和结果分析,还对风机尾流场进行了观测分析。由于风机尾流会影响风机发电效率和服务寿命,测量风机尾流对优化风机布局、提高风机效率、延长风机寿命和提高风电场土地利用率有重要参考价值。最后介绍了基于相干激光雷达风机控制的观测结果。海气边界层大气运动影响着全球循环和物质能量交换,风速是计算动量通量等的重要参数,本文介绍了基于相干多普勒激光雷达的海上风场观测的可行性。船载相干多普勒激光雷达系统进行实验测量,并根据测量数据进行风廓线和垂直速度反演,为了消除船体姿态对测风准确度的影响,研究了船体姿态校正算法和印证结果。最后介绍了垂直速度分辨率优化反演结果,这对海气边界层风场与湍流等各种尺度天气现象的观测研究具有积极意义。
【关键词】：相干多普勒激光雷达 风场反演 风廓线 风电 海气边界层 风机尾流 姿态校正 LabVIEW
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P412.25;P714.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 前言9-14
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外动态10-12
• 1.2.1 相干激光雷达研究动态10-11
• 1.2.2 风电场和海气边界层风场测量研究动态11-12
• 1.3 论文研究内容12-14
• 2 相干多普勒激光雷达系统探测理论14-21
• 2.1 理论原理14-16
• 2.1.1 大气散射14-16
• 2.1.2 径向风速测量原理16
• 2.2 相干激光雷达系统介绍16-19
• 2.3 测量模式19-21
• 3 相干激光雷达反演算法21-27
• 3.1 风廓线反演算法23-25
• 3.1.1 DBS风场反演算法23-24
• 3.1.2 VAD风场反演算法24-25
• 3.2 信噪比25-26
• 3.3 基于LabVIEW数据处理软件26-27
• 4 基于相干多普勒激光雷达的风电场应用分析27-41
• 4.1 风电与风的测量27-28
• 4.2 尾流效应28-30
• 4.3 风电场实验和反演结果30-38
• 4.3.1 风电场风廓线反演结果30-32
• 4.3.2 风机尾流结果分析32-37
• 4.3.3 海上风机反演结果37-38
• 4.4 风机控制38-40
• 4.5 本章小结40-41
• 5 基于相干多普勒激光雷达的海气边界层观测41-55
• 5.1 实验介绍42-43
• 5.2 姿态校正43-49
• 5.2.1 姿态校正算法43-45
• 5.2.2 风廓线校正结果及与探空气球对比分析45-49
• 5.3 垂直速度分辨率提高49-52
• 5.4 海面风场反演52-54
• 5.5 本章小结54-55
• 6 总结与展望55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：303067