為了得到適用于風(fēng)電場(chǎng)計(jì)算的邊界條件和參數(shù)設(shè)置,對(duì)平板地形進(jìn)行計(jì)算分析。對(duì)常用的3種入流邊界條件進(jìn)行梳理和計(jì)算,確定了Z模型適合描述流向均勻的大氣邊界層,以此為基礎(chǔ)對(duì)5組湍流模型參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算,選出了1組最佳參數(shù)。對(duì)不同首層網(wǎng)格高度、垂直網(wǎng)格數(shù)量和頂部邊界條件進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明:在不同首層網(wǎng)格高度的情況下,入口和出口的風(fēng)速擴(kuò)線幾乎沒(méi)有變化,湍動(dòng)能擴(kuò)線變化較小,耗散率擴(kuò)線在4 m高度以下有偏差,且隨著首層網(wǎng)格高度的增加,耗散率數(shù)值不斷下降;計(jì)算域中若有地形,則頂部采用入口邊界條件可避免空氣從頂部流出,更加適合描述大氣邊界層。因此,為提高風(fēng)電場(chǎng)模擬精度,宜采用式（6）,（8）,（9）組成的入口邊界條件,配合第2組湍流模型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,同時(shí)頂部應(yīng)采用入口邊界條件。 

【文章來(lái)源】：可再生能源. 2018,36(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

計(jì)算域及網(wǎng)格

2·s-3耗散率/m2·s-3耗散率/m2·s-300.10.20.3高度/m1007550250入口出口00.10.20.3高度/m1007550250入口出口00.10.20.3高度/m1007550250入口出口表3不同模型參數(shù)結(jié)果的平均偏差Table3Averagedeviationofresultsofdifferentmodelparameters偏差/%速度湍動(dòng)能耗散率參數(shù)15.837.310.11參數(shù)25.633.180.14參數(shù)36.082.990.14參數(shù)45.783.980.13參數(shù)53.8410.410.17參數(shù)（a）速度（b）湍動(dòng)能（c）耗散率圖3不同首層網(wǎng)格高度下，速度、湍動(dòng)能及耗散率擴(kuò)線的對(duì)比Fig.3Comparisonofprofilesofvelocity，turbulentkineticenergyandrateofdissipationwithdifferentheightofthefirstcell速度/m·s-1湍動(dòng)能/m2·s-2耗散率/m2·s-32.2.2湍流模型參數(shù)比較模型參數(shù)對(duì)湍流模型有較大的影響，因此會(huì)影響邊界層內(nèi)的湍流運(yùn)動(dòng)和發(fā)展。本節(jié)基于Z模型入口邊界條件，采用1.3節(jié)所選取的不同模型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果顯示，不同參數(shù)下風(fēng)速擴(kuò)線的形狀基本相同。從湍動(dòng)能擴(kuò)線來(lái)看，由于取值不同，5種參數(shù)的入口擴(kuò)線有一定區(qū)別（表3）。表3中參數(shù)2所得結(jié)果吻合較好，速度、湍動(dòng)能、耗散率擴(kuò)線偏差分別為5.63%，3.18%和0.14%；參數(shù)3速度偏差為6.08%，參數(shù)4湍動(dòng)能擴(kuò)線偏差為3.98%；參數(shù)1和參數(shù)5所得結(jié)果較差，湍動(dòng)能擴(kuò)線偏差分別為7.31%和10.41%，其中參數(shù)1為標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型的默認(rèn)參數(shù)。5種參數(shù)得出的耗散率擴(kuò)線吻合程度均較好。相較于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型的默認(rèn)參數(shù)，參數(shù)2更適合描述平板

2·s-3耗散率/m2·s-3耗散率/m2·s-300.10.20.3高度/m1007550250入口出口00.10.20.3高度/m1007550250入口出口00.10.20.3高度/m1007550250入口出口表3不同模型參數(shù)結(jié)果的平均偏差Table3Averagedeviationofresultsofdifferentmodelparameters偏差/%速度湍動(dòng)能耗散率參數(shù)15.837.310.11參數(shù)25.633.180.14參數(shù)36.082.990.14參數(shù)45.783.980.13參數(shù)53.8410.410.17參數(shù)（a）速度（b）湍動(dòng)能（c）耗散率圖3不同首層網(wǎng)格高度下，速度、湍動(dòng)能及耗散率擴(kuò)線的對(duì)比Fig.3Comparisonofprofilesofvelocity，turbulentkineticenergyandrateofdissipationwithdifferentheightofthefirstcell速度/m·s-1湍動(dòng)能/m2·s-2耗散率/m2·s-32.2.2湍流模型參數(shù)比較模型參數(shù)對(duì)湍流模型有較大的影響，因此會(huì)影響邊界層內(nèi)的湍流運(yùn)動(dòng)和發(fā)展。本節(jié)基于Z模型入口邊界條件，采用1.3節(jié)所選取的不同模型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果顯示，不同參數(shù)下風(fēng)速擴(kuò)線的形狀基本相同。從湍動(dòng)能擴(kuò)線來(lái)看，由于取值不同，5種參數(shù)的入口擴(kuò)線有一定區(qū)別（表3）。表3中參數(shù)2所得結(jié)果吻合較好，速度、湍動(dòng)能、耗散率擴(kuò)線偏差分別為5.63%，3.18%和0.14%；參數(shù)3速度偏差為6.08%，參數(shù)4湍動(dòng)能擴(kuò)線偏差為3.98%；參數(shù)1和參數(shù)5所得結(jié)果較差，湍動(dòng)能擴(kuò)線偏差分別為7.31%和10.41%，其中參數(shù)1為標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型的默認(rèn)參數(shù)。5種參數(shù)得出的耗散率擴(kuò)線吻合程度均較好。相較于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型的默認(rèn)參數(shù)，參數(shù)2更適合描述平板

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于k-ε模型模擬平衡態(tài)大氣邊界層的比較研究[J]. 羅凱文,楊易,謝壯寧.  工程力學(xué). 2018(02)
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[3]風(fēng)資源評(píng)價(jià)中風(fēng)切變指數(shù)的研究[J]. 彭懷午,馮長(zhǎng)青,包紫光.  可再生能源. 2010(01)
[4]貴州山區(qū)山谷地形大氣邊界層夏季風(fēng)溫廓線結(jié)構(gòu)特征分析[J]. 孫海燕,梅再美.  陜西氣象. 2008(04)



本文編號(hào)：3270931