基于平板地形的流向均匀大气边界层比较分析

为了得到适用于风电场计算的边界条件和参数设置,对平板地形进行计算分析。对常用的3种入流边界条件进行梳理和计算,确定了Z模型适合描述流向均匀的大气边界层,以此为基础对5组湍流模型参数进行了对比计算,选出了1组最佳参数。对不同首层网格高度、垂直网格数量和顶部边界条件进行了计算分析,结果表明:在不同首层网格高度的情况下,入口和出口的风速扩线几乎没有变化,湍动能扩线变化较小,耗散率扩线在4 m高度以下有偏差,且随着首层网格高度的增加,耗散率数值不断下降;计算域中若有地形,则顶部采用入口边界条件可避免空气从顶部流出,更加适合描述大气边界层。因此,为提高风电场模拟精度,宜采用式(6),(8),(9)组成的入口边界条件,配合第2组湍流模型参数进行计算,同时顶部应采用入口边界条件。