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强台风致风沙耦合运动及其对风力机气动力分布影响研究
1
作者
董依帆
柯世堂
朱容宽
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期316-324,共9页
针对现有土木工程领域台风理论模型过度简化的问题,首先引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式(WRF)对“鲇鱼”台风进行高时空分辨率模拟,并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。同时,为系统对比台风与良态风场的差异...
针对现有土木工程领域台风理论模型过度简化的问题,首先引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式(WRF)对“鲇鱼”台风进行高时空分辨率模拟,并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。同时,为系统对比台风与良态风场的差异性,设置与该台风风速剖面在规范A类地貌梯度高度处风速相同的良态风风速剖面,并分别集成至用户自定义函数(UDF程序)中作为小尺度CFD数值模拟入口条件。在此基础上,以中国东南沿海地区某风电场的5 MW水平轴风力机为研究对象,以风-沙双向耦合算法为核心,采用连续相和离散相模型(DPM)进行风场和沙粒组合的同步迭代模拟,对比研究台风和良态风作用对沙粒运动特征、结构表面等效压力分布模式和升阻力系数特性等的影响规律。结果表明:WRF模式可有效模拟近地面台风风场,拟合的“鲇鱼”台风剖面指数为0.091。与良态风相比,中尺度台风作用显著加剧了风力机结构表面三维气动力分布模式。相较于风荷载,沙荷载主要冲击塔架中下部迎风区域两侧各30°范围,沙荷载与风荷载比值达3.937%,沙压系数最大值为0.09。强台风与大粒径沙粒耦合冲击效应更显著,塔架阻力系数最大增幅可达9.80%,相较于良态风场塔架阻力系数极大值增大13.79%。
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关键词
风力机
台风
气动荷载
WRF模式
中/小尺度
耦合
风沙耦合
运动
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职称材料
沙粒跃移运动的数值模拟
被引量：
3
2
作者
马高生
郑晓静
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2008年第S1期33-37,共5页
沙粒在风场作用下形成的风沙运动,直接导致一系列环境问题。现有的数值模拟并没有揭示风沙流的二维性质。本文提出一种合理有效的模拟方法来揭示风沙流时空的变化。气相运动采用大涡模型,而固相(沙粒)处理为离散体系(DEM),并利用已有的...
沙粒在风场作用下形成的风沙运动,直接导致一系列环境问题。现有的数值模拟并没有揭示风沙流的二维性质。本文提出一种合理有效的模拟方法来揭示风沙流时空的变化。气相运动采用大涡模型,而固相(沙粒)处理为离散体系(DEM),并利用已有的沙粒与床面碰撞的激溅函数,以获得整个风沙系统运动特性。结果表明:其发展过程与以往的试验结果相比较符合;风沙流达到稳定后,不同截面输沙率沿高度分布与平均输沙率相比差别很大,并大约在9cm高处,平均输沙率出现极值,单宽输沙率沿风向分布同样具有非均匀性。
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关键词
流体体积分数
相间阻力
风沙耦合
输沙率
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职称材料
题名
强台风致风沙耦合运动及其对风力机气动力分布影响研究
1
作者
董依帆
柯世堂
朱容宽
机构
南京航空航天大学土木工程系
南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室
出处
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期316-324,共9页
基金
国家自然科学基金NSFC-RGC合作研究项目(51761165022)
国家重点基础研究发展(973)计划(2014CB046200)。
文摘
针对现有土木工程领域台风理论模型过度简化的问题,首先引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式(WRF)对“鲇鱼”台风进行高时空分辨率模拟,并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。同时,为系统对比台风与良态风场的差异性,设置与该台风风速剖面在规范A类地貌梯度高度处风速相同的良态风风速剖面,并分别集成至用户自定义函数(UDF程序)中作为小尺度CFD数值模拟入口条件。在此基础上,以中国东南沿海地区某风电场的5 MW水平轴风力机为研究对象,以风-沙双向耦合算法为核心,采用连续相和离散相模型(DPM)进行风场和沙粒组合的同步迭代模拟,对比研究台风和良态风作用对沙粒运动特征、结构表面等效压力分布模式和升阻力系数特性等的影响规律。结果表明:WRF模式可有效模拟近地面台风风场,拟合的“鲇鱼”台风剖面指数为0.091。与良态风相比,中尺度台风作用显著加剧了风力机结构表面三维气动力分布模式。相较于风荷载,沙荷载主要冲击塔架中下部迎风区域两侧各30°范围,沙荷载与风荷载比值达3.937%,沙压系数最大值为0.09。强台风与大粒径沙粒耦合冲击效应更显著,塔架阻力系数最大增幅可达9.80%,相较于良态风场塔架阻力系数极大值增大13.79%。
关键词
风力机
台风
气动荷载
WRF模式
中/小尺度
耦合
风沙耦合
运动
Keywords
wind turbines
typhoons
aerodynamic loads
WRF mode
mesoscale/small-scale coupling
wind-sand coupling movement
分类号
TK83 [动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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职称材料
题名
沙粒跃移运动的数值模拟
被引量：
3
2
作者
马高生
郑晓静
机构
兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室
出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2008年第S1期33-37,共5页
基金
国家自然科学基金(10532040
10872082)资助项目
文摘
沙粒在风场作用下形成的风沙运动,直接导致一系列环境问题。现有的数值模拟并没有揭示风沙流的二维性质。本文提出一种合理有效的模拟方法来揭示风沙流时空的变化。气相运动采用大涡模型,而固相(沙粒)处理为离散体系(DEM),并利用已有的沙粒与床面碰撞的激溅函数,以获得整个风沙系统运动特性。结果表明:其发展过程与以往的试验结果相比较符合;风沙流达到稳定后,不同截面输沙率沿高度分布与平均输沙率相比差别很大,并大约在9cm高处,平均输沙率出现极值,单宽输沙率沿风向分布同样具有非均匀性。
关键词
流体体积分数
相间阻力
风沙耦合
输沙率
Keywords
fraction volume of fluids
resistance between phase
coupling effects of wind-sand movement
mass flux.
分类号
O35 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
强台风致风沙耦合运动及其对风力机气动力分布影响研究
董依帆
柯世堂
朱容宽
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
沙粒跃移运动的数值模拟
马高生
郑晓静
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2008
3
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职称材料
已选择
0
条
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参考文献
引证文献
统计分析
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