本發明公開了一種通過添加k源項來校正標準k?ε模型的方法，包括以下步驟：1)獲取山丘地形的測風數據；2)構建山丘地形模型，并對山丘地形模型進行網格劃分，然后利用標準k?ε湍流模型計算；3)分析步驟2)的計算結果與實際測風數據之間的誤差，并根據分析結果設定k源項，然后利用k源項對k?ε湍流模型進行修正，最后利用修正后的k?ε湍流模型進行復雜地形風資源計算，該方法能夠有效提高k?ε模型模擬山丘地形風資源的準確性。

技術領域

本發明屬于風力發電領域，涉及一種通過添加k源項來校正標準k-ε模型的方法。

背景技術

風能是一種清潔的可再生資源，因此，風力發電技術近幾年來在我國得到了快速發展，并推動了風電場的大量建設。早起的風電廠大多建設在風力資源豐富、地形較為平坦的地方，但是隨著風電場的規模越來越大、數量越來越多、風電場開始建設在復雜地形區域。因此，采用標準線性模型模擬風電場條件，不能很好地再現復雜地形的風資源條件。而采用CFD技術進行模擬則變得越來越常見并且有良好的應用前景。綜合考慮計算精度，運算時長，以及計算資源等條件，雷諾時均法仍是目前最經濟最普遍的計算方法。考慮地表粗糙度的影響，采用帶有壁面函數的標準k-ε湍流模型是目前工程計算中普遍采用的方法。

山丘地形流動最顯著的特征是分離流動，與平板地形下的附著流動有很大區別。有些可以較好模擬平板地形大氣邊界層的方法，卻不能很好地模擬分離區。因此，直接將平板地形的方法運用到山丘地形中是不合適的，需要選擇合適的邊界條件，并增加合適的源項，以使湍流的產生率和耗散率保持協調。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種通過添加k源項來校正標準k-ε模型的方法，該方法能夠有效提高k-ε模型模擬山丘地形風資源的準確性。

為達到上述目的，本發明所述的通過添加k源項來校正標準k-ε模型的方法包括以下步驟：

1)獲取山丘地形的測風數據；

2)構建山丘地形模型，并對山丘地形模型進行網格劃分，然后利用標準k-ε湍流模型計算；

3)分析步驟2)的計算結果與實際測風數據之間的誤差，并根據分析結果設定k源項，然后利用k源項對k-ε湍流模型進行修正，最后利用修正后的k-ε湍流模型進行復雜地形風資源計算。

步驟1)的具體操作為：

確定待研究的山丘地形，再選取兩個激光雷達的安裝位置，然后再安裝激光雷達，再利用激光雷達測量山丘地形的測風數據。

選取兩個激光雷達的安裝位置的具體過程為：

確定當地主風向方向，然后在山丘迎風面的山腳位置處放置第一個激光雷達來確定入口邊界條件，在山丘背風面的山腳位置處放置第二個激光雷達。

步驟2)中還包括：確定入口條件中變量的取值范圍。。

本發明具有以下有益效果：

本發明所述的通過添加k源項來校正標準k-ε模型的方法在具體操作時，設定k源項，然后利用k源項對k-ε湍流模型進行修正，最后利用修正后的k-ε湍流模型進行復雜地形風資源計算，以彌補采用傳統修正方法計算不準確的不足，以定性的觀測不同來流條件和不同地形對流動的影響。

進一步，兩個激光雷達即可完成對山丘地形風資源的監測，極大的節約人力物力資源。

附圖說明

圖1為風電場布機點位圖；

圖2a為lidar387的風向玫瑰圖；

圖2b為lidar 366的風向玫瑰圖；

圖3a為計算域的選取圖；

圖3b為計算域的網格劃分圖；