WindSim 11.0

WindSim 11 中的执行器盘和阻塞模型插件为您提供了一种卓越的方法来模拟上游和下游的减速。

  • 新的经过验证的广告模型
  • 自动网格细化
  • 二维减速场的可视化
  • 取决于速度的阻塞效应
  • 与所有可用的WindSim型号完全兼容
  • AEP计算
  • 使用AD模型进行苏醒损耗计算
  • 解析模型计算苏醒损耗
  • 提供仅唤醒方式的偏差
 

执行器盘型号

风力涡轮机的存在可以多种方式影响风场。分析后流模型在后期处理中的应用是试图部分解决CFD计算未涵盖的风场-涡轮相互作用的一种尝试。一种更基本的方法是事先将涡轮机纳入CFD计算中,以便可以将风场-涡轮机相互作用纳入解决程序中。这种方法是通过WindSim的执行器圆盘(AD)模型实现的,其中,涡轮是通过将二维推力施加到风场上的二维圆盘来表示的。

湍动能显示为等值面,其中颜色表示2D风速,上面显示的横截面表示致动器盘面积。

在圆盘区域中,由这些推力建模的风场阻力会动态包含在CFD计算中。因此,涡轮机被建模为风场中的“真正障碍物”,并且在CFD解决方案中固有地包含了诸如尾流效应和其他风场-涡轮机相互作用之类的结果。

所示为单个涡轮机的AD模型计算。表示了在CFD模拟中以一个AD在中间传入风速时在轮毂高度处得到的二维风速(m / s)。
 

可以使用相应的目标文件(.ows)在Terrain模块中轻松激活AD模型,然后WindSim会在涡轮机位置自动包括执行器盘,以进行所有进一步的计算。在包含速度依赖的阻塞效应之后,结果将汇总到“能量”模块中。

什么是新的?

一种。验证

为了将基础技术与WindSim提供的各种模型和应用可能性联系起来,已经在许多演示案例中测试了执行器盘以及阻塞效果的影响。不仅针对这些测试案例系统地测试了已实施的风电场阻塞,还针对真实的风电场数据进行了测试。事实证明,所实施的过程甚至适合于再现很小的效果。

b。启用所有方向

由于执行器盘在非正交风向的正交网格中表示为阶梯,因此不同风向的数值条件并不完全相同。因此,在WindSim 11的执行器盘实施中,所施加的推力遵循新的加权方案,以改善方向独立性。

C。阻塞效应模型

除了苏醒损耗和固有的苏醒交互作用之外,利用AD模型,还可以再现涡轮机前面的风速损耗。当涡轮机前面的速度损失共同形成风速降低的区域时,这一点尤其重要。因此,该区域被涡轮机的存在所阻挡,并且通常可获得较小的风速。

阻塞效应

CFD计算清楚地表明了风力涡轮机在风场中的影响。这种影响不仅可以在下游发现,而且可以在上游发现,在这种情况下,涡轮机前面的风速会降低。对于不止一个涡轮机,这种影响可能会集中起来,并表现为对整个风电场区域的阻塞。这种风速损失无法用于能源生产,因此导致相同的年度能源生产(AEP)损失率通常在0%和5%之间。为了避免对AEP的系统性过高预测,需要考虑阻塞效应。

相反,横向于涡轮机位置的加速区域,尤其是涡轮机之间的加速区域会导致风速的增加。该效应自然也包含在AD模型中,甚至可以包含在WindSim的阻塞效应计算中(有关更多信息,请参见手册)。为了将这种影响包括在风资源评估中,WindSim提供了一个基于所描述的AD实施的阻塞模型。

该图显示了在平坦地形上进行 CFD 计算时轮毂高度处二维风速的绝对值。在左侧,不包括 AD 方面的涡轮机,在右侧,使用 AD 对具有 6×6 涡轮机的非常密集的风电场进行建模。除了尾流效应外,还可以观察到涡轮机前风速气泡的降低以及风电场横向加速区域。这些影响可以简单地用风电场的想象来解释,如右上角的草图所示。

WindSim中阻塞效应计算的基础是通过有和没有AD的计算之间的比较给出的。利用已实施的计算程序,仍然可以结合阻塞效应估计来运行WindSim的所有常见功能。在包含速度依赖性的阻塞效应之后,将在WindSim 11中的“风能资源”和“能源”模块的级别上总结结果。

在此,WindSim通过AD模型以及WindSim中可用的所有分析性唤醒模型提供了唤醒损失的估计。除了规范了唤醒和阻塞损失之外,WindSim 11还提供了仅唤醒方法的偏差,可确保完整的模型控制。有关更多信息,请参考WindSim软件中提供的附加模块的说明。

 
细观-微耦合

 

当今的中尺度气象模型比以往任何时候都更加丰富,并以更高的分辨率提供数据。 WindSim将帮助您利用这些优势。

根据可用的中尺度数据集的类型和项目的需要,WindSim为您提供了不同的工具。

点状中尺度数据同化

在WindSim 11中,您可以将中尺度的风数据同化为气候输入。这样,您就可以在不考虑气象桅杆的情况下进行现场评估,同时还可以包括长期的风况。

利用MERRA数据(顶部面板)和现场测量结果(底部面板)获得的计算出的风资源图和风速分布的比较

得益于我们的CFD技术,WindSim适合查找复杂地形产生的强风位置。

特征:

  • 比大多数筛查工具更好地检测高风斑
  • 无量测风资源评估
  • 包括长期风况
 

物理中尺度缩减

WindSim 11允许您在物理上缩小中尺度3-D风场。它从中尺度导出局部风况(例如大气稳定性,风切变和风向),并利用我们的CFD技术对其进行改善。

比较中尺度模型(左)和WindSim使用嵌套到相同中尺度场的风场

WindSim 11中包含的新用户界面有助于进行与中尺度模型结合的WindSim仿真的数据预处理。我们还为您提供WindSim独特的程序,以汇总每个风向的缩小比例的中尺度场,以进行AEP计算。

WindSim 11中的中微尺度耦合用户界面。此控制台将3D中尺度数据集作为输入,并为您的WindSim模拟提供边界条件。

物理中尺度缩减可为您带来以下优势:

  • 模拟现实的大气流动条件
  • 考虑3-D中的大气分层
  • 模拟中尺度现象,例如低空急流和风力转向
  • 计算AEP的程序
  • 适用于无现场测量
  •  

附加的功能:

  • 支持天气研究和预报(WRF)和其他气象模型
  • 适用于预测
  • 友好的用户界面

有关更多技术信息,我们邀请您查看我们发表的科学文章 这里.

使用高级天气分类即服务的物理中尺度缩减
 

WindSim已基于机器学习开发了一种复杂的天气分类工具。以完全自动化的方式,您可以获得在您的站点上出现的最主要的天气模式。然后可以使用WindSim的中微尺度耦合技术缩小这些模式的尺寸。对于具有明显昼夜周期和单向风的站点,此方法特别有利。

WindSim 11中的中微尺度耦合用户界面。此控制台将3D中尺度数据集作为输入,并为您的WindSim模拟提供边界条件。

WindSim当前使用这种先进的中观微尺度耦合方法为风资源评估和筛选提供咨询服务。

 

特征:

  • 计算AEP的程序
  • 有利于有昼夜周期和单向风的地方
  • 基于主要天气模式的风资源评估和AEP估算
  • 适用于无现场测量
  • 完全遵守您现场的主要风况
  • 主要稳定条件的检测