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本文介绍风资源评估中大气稳定度的概念,同时借助WT5.2软件在近海地区的以不同大气稳定度进行建模,分析其对风切变指数的影响,并且同实测数据进行对比论证,得出一定的结论。
结果显示大气稳定度处于稳定时风切变指数较大,处于不稳定时较小。
1、大气稳定度概念
大气稳定度指近地层大气作垂直运动的剧烈程度。当气温垂直递减率γ=-1℃/100m时,大气稳定度处于中性状态;γ>-1℃/100m,大气稳定度处于不稳定状态;γ<-1℃/100m,大气稳定度处于稳定状态。通俗的讲,即当大气不同高度的温差较小,大气的对流运动较弱时,大气处于稳定状态;反之,温差较大,对流运动较为剧烈时,大气处于不稳定状态。
2、大气稳定度的描述
本文依靠WT5.2进行建模分析,在Meteodyn WT5.2软件中,CFD 定向模拟中的大气稳定度效应是通过考虑0~9共10个热稳定度等级来实现的,其中2级对应中性,1级对应不稳定,6级对应稳定。这些等级是通过对应Monin-Obukhov长度L的不同取值来定义的。Monin-Obukhov 长度给出近地面层中机械湍流与因热效应而生成或抑制的湍流的相对比重。计算公式如下:
下表给出了 Monin-Obukhov 长度和 Meteodyn WT 中热稳定度等级的对应关系:
由于在海上,地表粗糙度接近于0,因此大气稳定度是影响海上风速风切变指数的主要原因。同理在近海平原、丘陵地区,由于受到海洋的热力影响较大,大气稳定度同样是影响其风切变指数的主要原因。因此选择近海某风电场作为实际案例加以分析。
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