采用修正逆傅里葉變換法的空間湍流風場建模研究
發(fā)布時間:2021-07-08 00:46
文章采用幅值譜修正的逆傅里葉變換法(IFFT)對空間湍流風場進行建模。首先,基于Fourier-Stieltjes積分從數學上推導了頻譜的復共軛對稱序列表達式。然后,根據Kaimal風速目標譜確定模擬點的風速傅里葉幅值譜,結合模擬點與相鄰點的互功率譜確定該模擬點的相位信息;根據目標譜修正模擬點的風速幅值譜,產生具有時間和空間信息的風速時程序列。最后,對時程序列進行譜分析,并和Kaimal譜進行對比。結果表明,采用幅值譜修正的IFFT法得到的風速時程序列的功率譜密度(PSD)和目標譜的擬合度遠優(yōu)于傳統方法,且計算效率提高62%。
【文章來源】:可再生能源. 2019,37(11)北大核心
【文章頁數】:5 頁
【部分圖文】:
輪轂處脈動風速時程曲線
序列?梢钥闯,采用4種方法模擬的脈動風速曲線具有良好的隨機性,且具有相近的統計特性(峰值、標準差等),間接說明了4種風速模擬方法的正確性。圖3為4種方法生成的風速時程序列對應的功率譜密度(PSD)。由圖可知,AR法風速時程的模擬自譜和Kaimal目標譜的吻合程度最差,模擬自譜在整個目標頻段內表現出較大的分散性,且模擬自譜的中心線與Kaimal目標譜有所偏差,當圖2輪轂處脈動風速時程曲線Fig.2Timehistorycurvesofwindspeedathub圖1浮動風機脈動風場網格劃分及節(jié)點編號Fig.1Meshdivisionsandnodenumbersofturbulentwindfarmforfloatingwindturbines0300時間/s900600-10-5051015風速/m·s-1(a)AR法0300時間/s900600-10-5051015風速/m·s-1(b)諧波疊加法0300時間/s900600-10-50510風速/m·s-1(c)傳統IFFT法(d)本文修正IFFT法0300時間/s900600-10-50510風速/m·s-110-4頻率/Hz10-2自譜密度/m2·s(a)AR法10-310-210-1100101100102104模擬自譜目標自譜10-4頻率/Hz10-2自譜密度/m2·s(b)諧波疊加法10-310-210-1100101100102104模擬自譜目標自譜10-4頻率/Hz10-2自譜密度/m2·s(c)傳統IFFT法10-310-210-1100101100102104模擬自譜目標自譜(2nz-1)(2ny+1)+1(2nz-3)(2ny+1)+1(2ny+
edanddirection[J].AppliedEnergy,2011,88(4):1405-1414.[7]CassolaF,BurlandoM.WindspeedandwindenergyforecastthroughKalmanfilteringofnumericalweatherpredictionmodeloutput[J].AppliedEnergy,2012,99:154-166.[8]WangJ,NiuT.Ananalysis-forecastsystemforuncertaintymodelingofwindspeed:Acasestudyoflarge-scalewindfarms[J].AppliedEnergy,2017,211(7):492-512.[9]ZhangW,WuJ.Performanceanalysisoffourmodifiedapproachesforwindspeedforecasting[J].AppliedEnergy,2012,99:324-333.圖3輪轂處脈動風速的自功率譜密度Fig.3Powerspectraldensityofturbulentwindspeedathub10-4頻率/Hz10-2自譜密度/m2·s(d)本文修正IFFT法10-310-210-1100101100102104模擬自譜目標自譜·1664·可再生能源2019,37(11)
本文編號:3270701
【文章來源】:可再生能源. 2019,37(11)北大核心
【文章頁數】:5 頁
【部分圖文】:
輪轂處脈動風速時程曲線
序列?梢钥闯,采用4種方法模擬的脈動風速曲線具有良好的隨機性,且具有相近的統計特性(峰值、標準差等),間接說明了4種風速模擬方法的正確性。圖3為4種方法生成的風速時程序列對應的功率譜密度(PSD)。由圖可知,AR法風速時程的模擬自譜和Kaimal目標譜的吻合程度最差,模擬自譜在整個目標頻段內表現出較大的分散性,且模擬自譜的中心線與Kaimal目標譜有所偏差,當圖2輪轂處脈動風速時程曲線Fig.2Timehistorycurvesofwindspeedathub圖1浮動風機脈動風場網格劃分及節(jié)點編號Fig.1Meshdivisionsandnodenumbersofturbulentwindfarmforfloatingwindturbines0300時間/s900600-10-5051015風速/m·s-1(a)AR法0300時間/s900600-10-5051015風速/m·s-1(b)諧波疊加法0300時間/s900600-10-50510風速/m·s-1(c)傳統IFFT法(d)本文修正IFFT法0300時間/s900600-10-50510風速/m·s-110-4頻率/Hz10-2自譜密度/m2·s(a)AR法10-310-210-1100101100102104模擬自譜目標自譜10-4頻率/Hz10-2自譜密度/m2·s(b)諧波疊加法10-310-210-1100101100102104模擬自譜目標自譜10-4頻率/Hz10-2自譜密度/m2·s(c)傳統IFFT法10-310-210-1100101100102104模擬自譜目標自譜(2nz-1)(2ny+1)+1(2nz-3)(2ny+1)+1(2ny+
edanddirection[J].AppliedEnergy,2011,88(4):1405-1414.[7]CassolaF,BurlandoM.WindspeedandwindenergyforecastthroughKalmanfilteringofnumericalweatherpredictionmodeloutput[J].AppliedEnergy,2012,99:154-166.[8]WangJ,NiuT.Ananalysis-forecastsystemforuncertaintymodelingofwindspeed:Acasestudyoflarge-scalewindfarms[J].AppliedEnergy,2017,211(7):492-512.[9]ZhangW,WuJ.Performanceanalysisoffourmodifiedapproachesforwindspeedforecasting[J].AppliedEnergy,2012,99:324-333.圖3輪轂處脈動風速的自功率譜密度Fig.3Powerspectraldensityofturbulentwindspeedathub10-4頻率/Hz10-2自譜密度/m2·s(d)本文修正IFFT法10-310-210-1100101100102104模擬自譜目標自譜·1664·可再生能源2019,37(11)
本文編號:3270701
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