沿海丘陵地形的風(fēng)能利用研究

【摘要】：環(huán)境問題和能源問題日漸突出，開發(fā)和利用新型能源成為解決問題的必然途徑。我國風(fēng)能資源儲量豐富，風(fēng)能作為一種可再生且無污染的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，目前我國正在大力推進對風(fēng)能的利用。相對于城市，沿海丘陵地區(qū)風(fēng)能資源尤其豐富，但是電網(wǎng)相對薄弱。因而，在沿海丘陵地區(qū)開發(fā)利用獨立運行的風(fēng)電系統(tǒng)具有特殊優(yōu)勢，不僅可以一定程度上緩解城市用電壓力，也可為電網(wǎng)薄弱地區(qū)的居民提供電力資源。同時，在沿海丘陵地區(qū)人口密度小，在一定程度上緩解了大型風(fēng)電場具有較大噪聲影響居民生活的缺點。 本文利用計算流體力學(xué)軟件進行數(shù)值模擬。對于單個山體，本文選擇收斂性較好的余弦模型進行對比研究。為較好的模擬具有山脊線山體周圍風(fēng)速分布情況，本文在余弦模型的基礎(chǔ)上提出了類橢圓模型，即在余弦模型中間加一段平直段。分別研究兩種模型在不同坡度、不同風(fēng)向角下風(fēng)速分布情況，指出不同情況下風(fēng)力發(fā)電機的合理安裝位置及合適的塔架高度，并對兩種模型在不同工況下的風(fēng)能利用價值對比分析。 由于氣流流經(jīng)多個山丘時會發(fā)生很大變化，且實際地形中單一山丘比較少單獨存在，因此對兩座余弦山體相鄰的情況進行研究。建立兩座高度和坡度相同的模型，分析在不同風(fēng)向角下山體間距離不同時的風(fēng)速分布規(guī)律，并指出山谷中間點受到相鄰山體影響的極限距離。固定一座山體高度和坡度不變，研究相鄰山體高度或山腳寬度變化對風(fēng)速分布規(guī)律的影響，指出在不同情況下風(fēng)力發(fā)電機的合理安裝位置。 本文較為系統(tǒng)地研究了單一山體和兩座山體各種工況下的風(fēng)速分布規(guī)律，所得結(jié)果可為氣象資料不完備的山丘地形風(fēng)機選型和選址提供參考。 【關(guān)鍵詞】：山體 數(shù)值模擬 風(fēng)能 風(fēng)速
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 研究背景9-11
• 1.3 風(fēng)能利用研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 國外風(fēng)能利用研究概況11-12
• 1.3.2 國內(nèi)風(fēng)能利用研究概況12-13
• 1.4 目前山體地形風(fēng)能利用研究的不足及本文所做主要工作13-14
• 第2章 數(shù)值分析理論14-20
• 2.1 大氣邊界層14-16
• 2.1.1 平均風(fēng)剖面14-15
• 2.1.2 脈動風(fēng)15-16
• 2.2 CFD 數(shù)值模擬技術(shù)16-18
• 2.2.1 軟件簡介16-17
• 2.2.2 湍流控制方程17-18
• 2.3 常用湍流物理模型18-20
• 第3章 單一山體表面風(fēng)能利用20-55
• 3.1 風(fēng)能利用基本理論20-25
• 3.1.1 風(fēng)能的概念20-23
• 3.1.2 風(fēng)力發(fā)電機簡介23-25
• 3.2 數(shù)值風(fēng)洞模型設(shè)置25-29
• 3.2.1 幾何模型建立25-26
• 3.2.2 數(shù)值風(fēng)洞的尺寸26-27
• 3.2.3 基本參數(shù)設(shè)置及求解參數(shù)27-29
• 3.3 單一山體風(fēng)能利用分析29-53
• 3.3.1 余弦模型29-36
• 3.3.2 0°風(fēng)向角類橢圓山體模型36-43
• 3.3.3 45°風(fēng)向角類橢圓山體模型43-48
• 3.3.4 90°風(fēng)向角類橢圓山體模型48-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第4章 兩座山體風(fēng)能利用研究55-80
• 4.1 風(fēng)向角的影響55-71
• 4.1.1 模型簡介55-57
• 4.1.2 0°風(fēng)向角57-65
• 4.1.3 45°風(fēng)向角65-71
• 4.2 高度影響71-74
• 4.3 寬度影響74-79
• 4.4 本章小結(jié)79-80
• 第5章 總結(jié)及展望80-83
• 5.1 主要結(jié)論80-81
• 5.2 下一步工作展望81-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-88
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果88

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