1.一种基于实际风速及实际复杂地形的风电场流场计算方法,包括如下步骤:
步骤1,利用Python语言实现基于相关性分析的自动插补测风数据以及风资源分析;
步骤2,利用快速傅里叶变换得到基于实际风速的动态模拟风速函数;
步骤3,利用DEM高程数据得到风电场真实地形三维结构图;
步骤4,根据步骤2-3所得的结果,利用LBM与LES相结合的新型CFD数值计算方法,采用动态自适应方法进行格子排布与分裂,对不同区域采用不同的空间离散尺度,并结合浸入边界法对动态旋转边界进行仿真,实现整个风电场空气动力场的仿真。
2.根据权利要求1所述的基于实际风速及实际复杂地形的风电场流场计算方法,其特征在于:所述步骤1中的相关性分析,是采用最小二乘法降低损失函数,自动插补的序列包括风速和风向数据。
3.根据权利要求1所述的基于实际风速及实际复杂地形的风电场流场计算方法,其特征在于:所述步骤2中的快速傅里叶变换,是对秒级测风数据进行离散傅里叶变换分析,以频域分解各分量的幅值作为参考依据,提取频谱中的主要分量,拟合出时域上的函数作为模拟风速序列。
4.根据权利要求1所述的基于实际风速及实际复杂地形的风电场流场计算方法,其特征在于:所述步骤3中的DEM数据,是通过MATLAB编程对其进行插值加密并绘制地形三维图像,地形数据以三维文件输出。
5.根据权利要求1所述的基于实际风速及实际复杂地形的风电场流场计算方法,其特征在于:所述步骤4中的LBM基于Boltzmann-BGK方程的离散形式而建立,包括空间、时间和速度的离散,流场在空间上被划分为格子区域,时间上按一定的时间步长进行离散,其速度被简化为有限维数的速度空间。
6.根据权利要求1所述的基于实际风速及实际复杂地形的风电场流场计算方法,其特征在于:所述步骤4中的LES采用的亚格子湍流模型为Wall Adapting Local Eddy模型。
7.根据权利要求1所述的基于实际风速及实际复杂地形的风电场流场计算方法,其特征在于:所述步骤4中的自适应方法用较大尺度的格子进行模拟,并对特定位置进行局部细化。
8.根据权利要求3所述的基于实际风速及实际复杂地形的风电场流场计算方法,其特征在于:所述离散傅里叶变换的具体方法如下所述:对连续信号x(t)u(t)以Ts为抽样时间间隔进行均匀理想抽样,得到有限长的离散信号即因果序列x(n),对其求得的傅里叶变换称为序列的离散时间傅里叶变换(Discrete-Time Fourier Transform,DTFT),记为X(ejθ),其中θ=ωTs:离散时间非周期序列的傅里叶逆变换为:
将式(1)对应的频谱进行离散化,取一个主值区间,在周期2π内划分为N等分,则由式(1)和式(2)可得离散傅里叶变换对:快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法在DFT基础上进行改进,当N为合数时有N=n1n2,则原长度为N的DFT可以分解为两个长度分别为n1和n2的DFT,以此类推可以继续进行分解成更多长度的DFT来计算。