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风的平均值与湍流部分计算方法优化

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:平均风速则代表波动周期超过1h的部分。在对天气进行预报和分析的过程中,我们通常把平均值和平均值的波动部分分割开来,尤其是与风能相关的气象学尺度,即天气尺度和中观尺度。在边界层内,平均值的波动部分主要由准随机的运动组成,即由湍流(包含波)组成。

风的平均值与湍流部分计算方法优化

大气动能波普中的能量空隙很容易使我们在风资源工程应用中把风表达为

风=平均风流+湍流部分 (10-1)

平均风代表风中不变的部分,其能量来源于气象尺度的力,是评估风电场产能的最重要指标之一。而湍流[1]代表随机波动的部分,其能量主要来源于微观尺度的力,是评估风力发电机载荷的最重要指标之一。

把气象尺度变量和湍流尺度变量分开是很容易的。只要把平均风速每30min或1h取平均值,就可以把风速的波动部分平均掉或正负抵消。一旦获得任意时间段的平均风速v,就能与实际的瞬时风速求差值u,而获得湍流部分u′:

我们可以把u′想象成叠加在平均风速上的阵风,它代表气流中波动周期小于约1h的部分。平均风速978-7-111-42165-8-Chapter10-8.jpg则代表波动周期超过1h的部分。(www.xing528.com)

实际空气的运动过程是三维的,可以用三维坐标系对其进行分解:

需要指出的是,这种利用能量间隙把不同尺度变量分成平均部分和波动部分的研究方法也同样适用于其他变量,如温度、潜热等。

对于空气运动过程的描述过程基本上取决于感兴趣的时间和空间尺度。在对天气进行预报和分析的过程中,我们通常把平均值和平均值的波动部分分割开来,尤其是与风能相关的气象学尺度,即天气尺度和中观尺度。在边界层内,平均值的波动部分主要由准随机的运动组成,即由湍流(包含波)组成。

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