[发明专利]基地型风电场流场CFD分区计算方法、装置、设备和介质

说明书

本发明公开了基地型风电场流场CFD分区计算方法、装置、设备和介质，通过将大规模基地型风电场的大地形流场分割，并基于分割成的子区域批量化生成CFD网格子模型，按照特定的队列顺序对所有的子模型进行16扇区的定向求解计算，其中，处于流动方向上游的子模型扇区的出流计算结果用作处于流动下游的子模型扇区的入流边界条件，所有子模型的扇区计算完成后，按照特定的规则，对相同扇区的所有子模型扇区定向计算结果进行合并，从而得到每个扇区的整个风电场全场的整体CFD计算结果。该方法可以实现基地型风电场超大地形的流场仿真计算在常规小型计算机工作站的部署和计算，极大减少对计算资源的要求。

技术领域

本发明属于风电场流场仿真模拟计算技术领域，具体涉及基地型风电场流场CFD仿真分区求解交互迭代计算方法、装置、设备和介质。

背景技术

风能是一种可再生能源，风力发电是大规模开发利用风能的最有效的形式。随着清洁能源转型发展的不断推进，风电事业得到了长足的发展，风电技术不断进步，装机规模不断扩大，陆上风电的开发已经进入了平价上网时代。为了进一步降低风电的开发成本，在资源丰富的地区，开展规模化、基地化开发是必然手段，即在风资源丰富的地区，一次性进行大规模集中连片开发。对于基地型陆上风电场的开发，需要进行整体设计，进行全局的风电机组的选型和布置的最优化，因此，需要对整场进行流场仿真计算以进行风资源评估。然而，由于基地规模的风电场都在数百万千瓦装机规模，场址半径范围达到上百公里以上，相比于常规的小型风电场十几至数十公里的场址范围，基地规模风电场的场址面积扩大了几十倍。对于复杂地形风电场，一般采用CFD(流体动力学，Computational Fluid Dynamics)仿真软件对流场进行仿真计算，以进行精确的风资源评估，当场址范围扩大几十倍以后，整体的CFD仿真计算量增加上千倍，所需要的计算机硬件资源量十分巨大，常规风资源评估软件无法通过建立一个大模型完成整体的仿真计算。进行手动分割，对大地形进行分块计算是最简单直接的手段，然而由于分块计算，所得到的风资源评估结果并不连续，也无法进行整个风电基地全局的最优化设计，因此还亟需一种能够实现在常规计算资源环境下完成基地型风电场大规模CFD仿真计算的方法。

发明内容

为解决对基地型风电场进行大规模CFD仿真计算对计算资源要求高，求解困难的问题，本发明提出了一种基地型风电场流场CFD仿真分区迭代交互计算方法，通过分区迭代交互技术，减少了对计算资源的要求，并且实现了对整场仿真计算的效果。

为达到上述目的，本发明所述基地型风电场流场CFD分区计算方法，将待求解的计算区域成行成列地划分成多个子区域，并根据子区域生成CFD网格子模型，然后按照队列顺序对所有CFD网格子模型进行16扇区的定向计算，并对所有CFD网格子模型的定向计算结果进行合并，形成计算区域的整体CFD计算结果。

进一步的，相邻的子区域之间具有重叠区域。

进一步的，重叠区域的宽度大于等于10km，小于子区域宽度的1/2。

进一步的，对所有CFD网格子模型进行16扇区的定向计算之前，先对所有待求解计算的CFD网格子模型扇区队列进行排序，排序规则为：若待求解计算的CFD网格子模型扇区有前提扇区没有求解计算完毕，则把其前提扇区放在该CFD网格子模型扇区的求解计算队列之前；所述前提扇区是指CFD网格子模型扇区计算之前需要提前计算完成的其他CFD网格子模型扇区，从流场空间流动的方向看，前提扇区是该CFD网格子模型扇区的上游扇区，前提扇区的流出边界是该CFD网格子模型扇区的入流边界。

进一步的，按照队列顺序对所有CFD网格子模型进行16扇区的定向计算，并行求解的队列分配根据计算机内存和内核资源量及CFD网格子模型扇区的前提扇区是否完成进行：

若排队扇区无前提扇区或排队扇区的前提扇区已经计算完毕，则根据计算机内核和内存资源剩余量依次启动排队扇区求解计算，直至计算机剩余资源量不足以支持一个扇区的求解；