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朱蓉:我们最后一个演讲,来自于GL Garrad Hassan的工程师韩韬先生。
韩韬:谢谢主持人的介绍,我想现在留给我的时间已经不多了。所以我尽量的快点讲。
今天我同事告诉我说我们所做的工作,包括整个关于台风的认证的刊物今天正式发表,你们有问题的话可以去看那个发表的刊物,尽量不占用大家更多的时间。随着这么多年风电的发展,我们到有台风的地区,到近海去安装风机,尤其是这张图是一个全球的台风图,在中国的近海包括美国的近海,韩国,澳大利亚,日本,都有台风的威胁。所以而且如果你看现有的国际标准,不管是IEC还是GL,并没有一个针对台风的认证。所以说这一块在以前可能是一个空白,所以我当时在探讨和我GL的同事一起来大概做了一年多这样的研究。所以非常的荣幸就我们整个把所有的参数整合在一起,做出来一个全世界第一个针对台风的。大概是我要讲的内容,所以我要讲一下,因为我们做风机,所有的风都是湍流风,所以我们更关注与湍流的特性。我会简单讲一下我对湍流方面的研究。这是我们主要的贡献。然后我简单的举一个例子,关于台风的载荷和仿真的结果。
简单的说一下台风的参数,所以说你看左边这张图,是一个典型的气旋,首先根据英国这张地图可以发现尺度是非常大的,你看这张图里面整个的一半英国被覆盖进去了。但是非常幸运的是英国从来没有台风。右半边是台风的内部物流参数,所以你看接近台风眼周围风速升高很多,同时下降,伴随很大的雨流,压力下降,温度升高。这张图可以看出来,对比IEC的普通的风况。比起其他的还要差很多。假设没有参数的话,GL五包括我们建议可以根据这个来估算一个风速。这是一个非常著名的从70年代提出到现在不断的改进,所以在国际上是最权威的。我们主要是针对陆上的,陆上很少见,包括最近刚刚登陆的,登陆的时候已经减弱到了1了。因为风速是一分钟平均的,所以在风机设计里面我们要把它转换成十分钟平均的参数。很幸运国际气象组织已经有一套很成熟的标准体系,根据不同的地形的情况,有不同的参数。所以说非常简单。你只要从参数转换就可以了。关于风向,我同事之前讲了很多了,我简单讲一下,如果正好台风壁周围的风扫过的话,台风是一个单一的很大的气旋,所以不难想象在扫过的过程中,从一开始到接触会变180度,因为是一个宣传的气旋,台风外围的话风向变化就没有这个距离。所以我们建议大概如果你不知道具体的时间参数的话可以假设是30分钟左右,就是说整个台风壁扫过这个风机。关于风切,这是我们和别人搜集的数据对比。然后这条公式其实是很经典的IEC里面的分切公式,值我们稍微变了一下,根据国际气象组织的图。这个蓝线是我们根据这个公式算出来的值,和实测数据可能是大概五到十年实测统计的数据,耦合得非常好,这是小风机的图,我们风机不可能到一千米高,到一百米,包括到夜间可能到两百米非常符合那个风切的公式,所以我们可以通过这个公式把十秒平均测得的风转换到风机的高度。
下面讲一下湍流,我比较想侧重这个方面,因为所有的风机来的风都是湍流风,因为影响载流的主要是反流。首先关于湍流强度是IEC的公式,包括放大这张图,从45-50,是非常平滑,几乎是一个恒定的值,根据不同,在IEC里面,实际上是因为不同的粗糙度,所以说有不同的湍流强度,我们可以根据左边的公式来定一个均一的值,在所有的情况下,因为非常的平缓。因为是湍流,有不同的ID,所以怎么样确定ID的组成,所以要用一个值来确定,很不幸的是我在文献里找不到现有的值,所以我们就需要看一些非常基本的理论,从理论里面把它推导出来,那个上面是非常经典的模型。这个模型巧妙的进行一下简化,在高频区通过左边和右边的两个公式合并在一起,可以达到非常经典的随高度变化的公式,十米高度的话,这两个比值几乎接近为零,所以可以把这个公式简化,刚才分切那张图里面可以看到,那个边界层几乎相当于一个。我们可以进一步的简化,我们不管风速,粗糙度,所有的我们可以简化到一个唯一的值,77米,在十米的高度情况下,所以这就非常的方便使用,我们不用有太多的变化了。所以对工程师来说这是一个非常有意义的一件事。
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