風電場微觀尺度空氣動力學：基本理論與應用

前言
第1章 風電場微觀尺度空氣動力學概論
1．1 風的形成動因
1．1．1 大氣環(huán)流
1．1．2 季風環(huán)流
1．1．3 局地環(huán)流
1．2 風電場微觀尺度空氣動力學的尺度概念
1．3 風電場微觀尺度空氣動力學研究內(nèi)容
1．3．1 風輪廓
1．3．2 山地繞流
1．3．3 風電機組尾流
1．3．4 大氣邊界層熱穩(wěn)定性
1．4 風電場微觀尺度空氣動力學的研究方法
1．4．1 風電場空氣動力場的測量
1．4．2 風電場空氣動力場數(shù)值模擬
1．4．3 風電場運行數(shù)據(jù)分析與評估
1．5 風電場微觀尺度空氣動力學研究意義
參考文獻
第2章 風電場微觀尺度空氣動力場數(shù)學模型
2．1 大氣分層和風輪廓模型
2．1．1 大氣的分層和結構
2．1．2 大氣邊界層方程
2．2 風電場地形圖處理與物理模型建立
2．2．1 地形數(shù)字化
2．2．2 復雜地形曲面建模
2．3 風電場微觀尺度空氣動力學模型
2．3．1 風電場CFD理論基礎
2．3．2 風電場CFD的邊界條件
2．3．3 METEODYN風電場流場模型
2．4 中尺度大氣動力學模型
2．4．1 WRF模式介紹和運行步驟
2．4．2 WRF模式控制方程組
2．4．3 WRF模式邊界層方案與計算設置
2．5 風電場微觀尺度與中尺度大氣動力場耦合模型
2．5．1 WRF模式網(wǎng)格嵌套方式
2．5．2 CALMET介紹
2．5．3 其他風電場中尺度-微尺度耦合計算模型
參考文獻
第3章 風電機組尾流及其數(shù)值模擬
3．1 風電機組尾流及其研究方法
3．1．1 風電機組尾流對風電場的影響
3．1．2 風電機組尾流研究現(xiàn)狀
3．2 半經(jīng)驗尾流模型
3．2．1 理想風電機組后的尾流模型
3．2．2 各模型比較
3．3 風電機組誘導湍流的經(jīng)驗模型
3．3．1 風電場湍流的基本概念
3．3．2 尾流湍流的經(jīng)驗模型
3．4 風電機組尾流的滑動網(wǎng)格數(shù)值模擬
3．4．1 建模與網(wǎng)格劃分
3．4．2 結果分析與驗證
3．5 基于風輪平均風速的風電場致動盤模型
3．5．1 理想風輪的一維動量理論
3．5．2 致動盤與RANS方程
3．5．3 致動盤區(qū)域辨識與體積修正
3．5．4 致動盤湍流模型修正
3．5．5 數(shù)值模擬
3．6 基于致動線方法的尾流數(shù)值模擬
3．6．1 致動線模型
3．6．2 數(shù)值模擬與模型驗證
3．7 基于致動面方法的尾流數(shù)值模擬
3．7．1 致動面模型
3．7．2 數(shù)值模擬
3．7．3 計算結果分析
3．7．4 結論
參考文獻
第4章 風電場空氣動力場數(shù)值模擬
4．1 復雜地形對空氣動力場的影響
4．1．1 山區(qū)風的水平分布和特點
4．1．2 山丘、山脊地形對風電場的影響
4．1．3 海拔對風速的影響
4．1．4 谷地風速的變化
4．2 山地繞流的數(shù)值模擬與模型驗證
4．2．1 陡坡風場空氣動力場的LES研究
4．2．2 Askervein山地繞流計算
4．2．3 西北山地風電場繞流計算
4．3 山地繞流模型在風電場工程中的應用
4．3．1 風能資源評估
4．3．2 山地風電場地形改造
4．4 風電場微尺度空氣動力場數(shù)值模擬
4．4．1 近海風電場模擬
4．4．2 陸上風電場流場模擬方法比較
4．4．3 陸上風場尾流模擬
4．5 中尺度數(shù)值模式應用及其與微尺度耦合計算
4．5．1 基于WRF模式的江蘇沿海地區(qū)風能資源評估
4．5．2 風電場微觀尺度和大氣動力學中尺度耦合計算
參考文獻
第5章 風電場微觀尺度空氣動力場測量
5．1 測風儀器
5．1．1 測風系統(tǒng)的技術要求
5．1．2 測風系統(tǒng)的組成
5．1．3 風電場精細測風儀
5．2 風電場微觀尺度空氣動力場測量
5．2．1 測量風電場介紹
5．2．2 測量方案
5．2．3 測試數(shù)據(jù)處理
5．3 風電場微觀尺度空氣動力場測量數(shù)據(jù)分析
5．3．1 尾流分析
5．3．2 大氣穩(wěn)定度
5．3．3 塔筒應力測試分析及推力曲線估算
參考文獻
第6章 基于風電場微觀尺度空氣動力場計算的微觀選址優(yōu)化
6．1 風電場微觀選址的意義
6．2 風電場微觀選址工程方法
6．2．1 風電機組微觀選址的基本原則
6．2．2 風電機組的排列布置方法
6．2．3 風電場風電機組選型-微觀選址-容量選擇
6．3 基于改進遺傳算法的平坦地形微觀選址優(yōu)化方法
6．3．1 遺傳算法的基本原理
6．3．2 尾流效應模型
6．3．3 風電機組的輸出功率特性曲線
6．3．4 應用遺傳算法實現(xiàn)風電機組優(yōu)化排布
6．3．5 實例分析
6．4 基于CFD和改進PSO的復雜地形風電場微觀選址優(yōu)化方法
6．4．1 復雜地形流場的CFD數(shù)值模擬
6．4．2 風電場模型
6．4．3 風電場微觀選址的改進小生境粒子群算法
6．4．4 計算與分析
6．4．5 結論
6．5 復雜地形風電場微觀選址多目標優(yōu)化方法研究
6．5．1 復雜地形風電場微觀選址優(yōu)化限制條件
6．5．2 復雜地形風電場微觀選址優(yōu)化目標
6．5．3 復雜地形風電場微觀選址優(yōu)化算法
6．6 平坦地形下風電場微觀選址優(yōu)化軟件開發(fā)
6．6．1 軟件開發(fā)背景
6．6．2 軟件開發(fā)內(nèi)容
6．6．3 風電場微觀選址軟件（WFMSS）主要界面及演示
6．7 復雜地形風電場優(yōu)化軟件開發(fā)
6．7．1 復雜地形風電場優(yōu)化設計平臺開發(fā)
6．7．2 實際風電場描述
6．7．3 微觀選址優(yōu)化結果分析
6．7．4 集電線路優(yōu)化結果分析
6．7．5 道路優(yōu)化結果分析
參考文獻
第7章 基于風電場微觀尺度空氣動力學方法的風功率預測研究
7．1 風電場風功率預測技術研究
7．1．1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
7．1．2 基本方法
7．2 風電場微觀尺度空氣動力學預測機前風速與湍流
7．3 風電機組發(fā)電過程建模
7．3．1 風電機組結構
7．3．2 風電機組氣動特性建模
7．4 雙饋異步風電機組建模與仿真
7．4．1 雙饋異步風電機組建模分析
7．4．2 整體仿真結果分析
7．5 基于風電場微觀尺度空氣動力學方法的機組級風功率預測
7．6 改進MRAN與微尺度空氣動力學模型組合的預測方法
7．6．1 改進的MRAN
7．6．2 組合預測模型
7．6．3 風電場介紹
7．6．4 單機組合預測
7．6．5 風電場組合預測
7．6．6 結論
參考文獻
第8章 基于風電場微觀尺度空氣動力學方法的風電場AGC技術
8．1 風電場AGC技術的基本概念
8．1．1 風電場AGC的背景及意義
8．1．2 風電場AGC的功能
8．1．3 風電場AGC的系統(tǒng)體系
8．2 風電場AGC技術的基本方法
8．2．1 風電場有功功率控制系統(tǒng)
8．2．2 風電機組控制方法
8．2．3 風電場有功功率常用分配策略
8．3 基于風電場微觀尺度空氣動力學方法的風電場AGC多目標優(yōu)化
8．3．1 基于風電場微觀尺度空氣動力學方法的風電場AGC技術
8．3．2 風電場AGC優(yōu)化模型
8．3．3 改進的粒子群算法
8．3．4 結果與分析
8．3．5 結論
8．4 基于風電場微觀尺度空氣動力學方法的風電場AGC和AVC多目標優(yōu)化平臺開發(fā)
8．4．1 平臺總體設計
8．4．2 主要功能模塊介紹
8．4．3 AGC控制策略的選擇
8．4．4 控制策略的測試
參考文獻
第9章 風電場微觀尺度空氣動力學研究與應用展望
9．1 風電場微觀尺度空氣動力學研究的瓶頸
9．2 風電場微觀尺度空氣動力學應用展望