為了得到適用于風電場計算的邊界條件和參數(shù)設置,對平板地形進行計算分析。對常用的3種入流邊界條件進行梳理和計算,確定了Z模型適合描述流向均勻的大氣邊界層,以此為基礎對5組湍流模型參數(shù)進行了對比計算,選出了1組最佳參數(shù)。對不同首層網(wǎng)格高度、垂直網(wǎng)格數(shù)量和頂部邊界條件進行了計算分析,結果表明:在不同首層網(wǎng)格高度的情況下,入口和出口的風速擴線幾乎沒有變化,湍動能擴線變化較小,耗散率擴線在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,為提高風電場模擬精度,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)進行計算,同時頂部應采用入口邊界條件。 

【文章來源】：可再生能源. 2018,36(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

計算域及網(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)結果的平均偏差Table3Averagedeviationofresultsofdifferentmodelparameters偏差/%速度湍動能耗散率參數(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）湍動能（c）耗散率圖3不同首層網(wǎng)格高度下，速度、湍動能及耗散率擴線的對比Fig.3Comparisonofprofilesofvelocity，turbulentkineticenergyandrateofdissipationwithdifferentheightofthefirstcell速度/m·s-1湍動能/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)對湍流模型有較大的影響，因此會影響邊界層內的湍流運動和發(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)進行計算。結果顯示，不同參數(shù)下風速擴線的形狀基本相同。從湍動能擴線來看，由于取值不同，5種參數(shù)的入口擴線有一定區(qū)別（表3）。表3中參數(shù)2所得結果吻合較好，速度、湍動能、耗散率擴線偏差分別為5.63%，3.18%和0.14%；參數(shù)3速度偏差為6.08%，參數(shù)4湍動能擴線偏差為3.98%；參數(shù)1和參數(shù)5所得結果較差，湍動能擴線偏差分別為7.31%和10.41%，其中參數(shù)1為標準k-ε湍流模型的默認參數(shù)。5種參數(shù)得出的耗散率擴線吻合程度均較好。相較于標準k-ε湍流模型的默認參數(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)結果的平均偏差Table3Averagedeviationofresultsofdifferentmodelparameters偏差/%速度湍動能耗散率參數(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）湍動能（c）耗散率圖3不同首層網(wǎng)格高度下，速度、湍動能及耗散率擴線的對比Fig.3Comparisonofprofilesofvelocity，turbulentkineticenergyandrateofdissipationwithdifferentheightofthefirstcell速度/m·s-1湍動能/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)對湍流模型有較大的影響，因此會影響邊界層內的湍流運動和發(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)進行計算。結果顯示，不同參數(shù)下風速擴線的形狀基本相同。從湍動能擴線來看，由于取值不同，5種參數(shù)的入口擴線有一定區(qū)別（表3）。表3中參數(shù)2所得結果吻合較好，速度、湍動能、耗散率擴線偏差分別為5.63%，3.18%和0.14%；參數(shù)3速度偏差為6.08%，參數(shù)4湍動能擴線偏差為3.98%；參數(shù)1和參數(shù)5所得結果較差，湍動能擴線偏差分別為7.31%和10.41%，其中參數(shù)1為標準k-ε湍流模型的默認參數(shù)。5種參數(shù)得出的耗散率擴線吻合程度均較好。相較于標準k-ε湍流模型的默認參數(shù)，參數(shù)2更適合描述平板

【參考文獻】：
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. 2018(02)
[2]湖北省不同地形條件下風隨高度變化研究[J]. 劉敏,孫杰,楊宏青,袁業(yè)暢.  氣象. 2010(04)
[3]風資源評價中風切變指數(shù)的研究[J]. 彭懷午,馮長青,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溫廓線結構特征分析[J]. 孫海燕,梅再美.  陜西氣象. 2008(04)



本文編號：3270931