用于风电场阻塞的中尺度-微尺度大气扰动模型
流体动力学
2023-10-31 v1
摘要
随着风电场规模持续增长，阻塞和重力波等中尺度效应变得愈发重要。Allaerts & Meyers（J. Fluid Mech., 2019）提出了一种大气扰动模型（APM），能够在保持较低计算成本的同时模拟风电场与大气边界层的相互作用。该模型解析中尺度流动，并与尾流模型耦合以估算微尺度下的涡轮来流速度。本研究提出了一种将中尺度 APM 与尾流模型耦合的新方法，基于在整个风场内匹配模型间速度。该方法表现良好，但要求尾流模型对涡轮级速度场有良好的估算。此外，我们研究了大型风电场的尺度效应，发现除涡轮力和增强的湍流水平外，由亚网格流动非均匀性引起的离散应力在风场入口处也起着重要作用，并贡献于全局阻塞效应。通过尾流模型耦合，我们可在模型中显式纳入这些应力。所得 APM 使用 27 个大型风电场在不同大气条件下的 LES 模拟进行了验证。在尺度和涡轮尺度以及涡轮功率输出方面对 APM 与 LES 结果进行了比较。APM 捕捉了重力波对风电场功率生产的总体效应，并显著优于标准尾流模型。
引用
@article{arxiv.2310.18748,
title = {A meso-micro atmospheric perturbation model for wind farm blockage},
author = {Koen Devesse and Luca Lanzilao and Johan Meyers},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.18748},
year = {2023}
}