基于openfoam的风电场流场的数值计算

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1、ClassifiedIndex：TK81U．D．C：621．5DissertationfortheMaster’SDegreeinEngineeringNumericalSimulationofWindFarmFlowFieldBasedonOpenFOAMCandidate：ZhangDeshengSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：School：DateofDefence：AssociateProf．ZhangXiaodongMasterofEngineeringFluidMachineryandEng

2、ineeringSchoolofEnergy,PowerandMechanicalEngineeringMarch，2013Degree．Conferring．Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于OpenFOAM的风电场流场的数值计算》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

3、以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：弘纽惶日期：川年多月t"t-日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《基于OpenFOAM的风电场流场的数值计算》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框

4、内打“4")：保密口，在年解密后适用本授权书不保密西作者签名：导师签名：锹德阮／7彳哟夕日期：哪年弓月仁日日期：川年弓月c2．日华北电力大学硕士学位论文摘要随着低碳时代的到来，各国开始大力发展可再生能源，风力发电作为一种蕴藏巨大，取之不尽的清洁能源，受到了各国的青睐。风电场选址作为风电场建设的前期工作，对风电场未来的效益起着决定性的作用。风资源评估为风电场选址提供了数据支持。因此，对风电场流场中风能分布和湍流强度特性的准确评估，是保证风电场安全运行和效益回报的关键。我国幅员辽阔，具有丰富的风资源。但是除了部分沿海和内陆的平原地区外，我国大部分风电场均处于复杂地形地

5、貌的山区，而传统的线性模型(如WASP)不再适用于复杂地形的风电场。CFD模拟类似于虚拟的风洞试验，可以实现较高的计算精度，因而在工程中得到了越来越多的应用。本文采用开源的计算流体力学(CFD)软件一OpenFOAM中的simpleFoam求解器对风电场流场进行了数值计算。首先，以平坦地形为几何模型，以定常，均匀流动的理想大气边界层为物理模型，探索并验证合适的模型参数。然后以Askervein山为几何模型，对其进行数值模拟并与实验数据进行对比，最终验证simpleFoam的适用性以及模型参数的合理性。针对我国某风电场在台风来临时发生的风力机倒塌事故，应用上述模型对

6、单台风力机周围的流场进行数值模拟，对比基座处削平和未削平两种地形的计算结果可知：在高来流风速条件下，削平后的风力机基座会对流场产生较大影响，致使风力机受力增加。最后本文对Bolund岛进行盲评，研究了在西风或偏西风(270。，255。，239。)以及东风(90。)四个风况条件下，Bolund岛风电场流场的风能分布及湍流强度特性。关键词：风电场；复杂地形；OpenFOAM风能分布；湍流强度华北电力大学硕士学位论文AbstractWiththelow—carbonera，thecountriesbegintostrivetodeveloprenewableenergy

7、sources．Windpower,asahugestoreandinexhaustiblecleanenergy,receivesfavourfromeverycountry．Windfarmslocation，aspreliminaryworkforwindfarm，playsadecisiveroleonthebenefitofthewindfarms．Thewindresourcesevaluationprovidesdatasupportforwindfarmslocation．So，accuratelyevaluatingthedistribution

8、ofwin