[发明专利]一种通过添加ε源项来校正标准k-ε模型的方法

说明书

本发明公开了一种通过添加ε源项来校正标准k‑ε模型的方法，包括以下步骤：1)获取山丘地形下的测风数据；2)利用步骤1)得到的山丘地形下的测风数据获知风场模型，再进行网格划分，然后利用标准k‑ε湍流模型计算；3)分析步骤2)的计算结果与实际测风数据之间的误差，并根据分析结果设定ε源项，然后利用ε源项对k‑ε湍流模型进行修正，最后利用修正后的k‑ε湍流模型进行复杂地形风资源计算，该方法能够有效提高k‑ε模型模型山丘地形风资源的准确性。

技术领域

本发明属于风力发电领域，涉及一种通过添加ε源项来校正标准k-ε模型的方法。

背景技术

风能是一种清洁的可再生资源，因此，风力发电技术近几年来在我国得到了快速发展，并推动了风电场的大量建设。早起的风电厂大多建设在风力资源丰富、地形较为平坦的地方，但是随着风电场的规模越来越大、数量越来越多、风电场开始建设在复杂地形区域。因此，采用标准线性模型模拟风电场条件，不能很好地再现复杂地形的风资源条件。而采用CFD技术进行模拟则变得越来越常见并且有良好的应用前景。综合考虑计算精度，运算时长，以及计算资源等条件，雷诺时均法仍是目前最经济最普遍的计算方法。考虑地表粗糙度的影响，采用带有壁面函数的标准k-ε湍流模型是目前工程计算中普遍采用的方法。

山丘地形流动最显著的特征是分离流动，与平板地形下的附着流动有很大区别。有些可以较好模拟平板地形大气边界层的方法，却不能很好地模拟分离区。因此，直接将平板地形的方法运用到山丘地形中是不合适的，

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种通过添加ε源项来校正标准k-ε模型的方法，该方法能够有效提高k-ε模型模型山丘地形风资源的准确性。

为达到上述目的，本发明所述的通过添加ε源项来校正标准k-ε模型的方法包括以下步骤：

1)获取山丘地形下的测风数据；

2)构建山丘地形模型，再进行网格划分，然后利用标准k-ε湍流模型计算；

3)分析步骤2)的计算结果与实际测风数据之间的误差，并根据分析结果设定ε源项，然后利用ε源项对k-ε湍流模型进行修正，最后利用修正后的k-ε湍流模型进行复杂地形风资源计算。

步骤1)的具体操作为：

确定待研究的山丘地形，再选取两个激光雷达的安装位置，然后再安装激光雷达，再利用激光雷达测量山丘地形的测风数据。

选取两个激光雷达的安装位置的具体过程为：

确定当地主风向方向，然后在山丘迎风面的山脚位置处放置第一个激光雷达来确定入口边界条件，在山丘背风面的山脚位置处放置第二个激光雷达。

步骤2)中还包括：确定入口条件中变量的取值范围。。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的通过添加ε源项来校正标准k-ε模型的方法在具体操作时，根据分析结果设定ε源项，然后利用ε源项对k-ε湍流模型进行修正，最后利用修正后的k-ε湍流模型进行复杂地形风资源计算，以弥补采用传统修正方法计算不准确的不足，以定性的观测不同来流条件和不同地形对流动的影响。

进一步，两个激光雷达即可完成对山丘地形风资源的监测，极大的节约人力物力资源。

附图说明

图1为风电场布机的点位图；

图2a为lidar387的风向玫瑰图；

图2b为lidar 366的风向玫瑰图；

图3a为来流WNW扇区的计算域的选取图；

图3b为计算域边界的处理图；