不同條件下風(fēng)力機(jī)運(yùn)行對(duì)局地大氣結(jié)構(gòu)的影響研究.pdf

1、由于環(huán)境保護(hù)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需要，風(fēng)力發(fā)電作為可再生能源的重要部分近年來得到了迅速發(fā)展。不過在大力發(fā)展風(fēng)電，關(guān)注風(fēng)力發(fā)電帶來積極影響的同時(shí)，風(fēng)電開發(fā)和運(yùn)行對(duì)氣候環(huán)境的潛在負(fù)面影響也不應(yīng)被忽略。風(fēng)力發(fā)電利用了近地大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)能，造成大氣能量損失，而且風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)大氣流動(dòng)產(chǎn)生擾動(dòng)，這樣會(huì)打破原本的大氣平衡，改變自然界本身的大氣循環(huán)。所以針對(duì)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行對(duì)局地大氣結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行深入分析具有重要意義。
　　本文應(yīng)用數(shù)值模擬方法，建立單

2、臺(tái)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)和多臺(tái)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)模型，結(jié)合湍流理論和大氣流動(dòng)特征，對(duì)不同條件下風(fēng)力機(jī)運(yùn)行進(jìn)行研究，分析其對(duì)局地大氣邊界層內(nèi)空氣流動(dòng)的影響。
　　首先模擬了在不同氣溫層結(jié)條件下單臺(tái)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行時(shí)，流場(chǎng)內(nèi)速度、溫度、湍流度的變化特征。模擬結(jié)果顯示，在夜間穩(wěn)定層結(jié)條件下，近地表溫度低于高空溫度，上升氣流受到抑制，風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致近地表區(qū)域增溫和高空區(qū)域降溫現(xiàn)象的發(fā)生；而在白天不穩(wěn)定層結(jié)或者中性層結(jié)條件下，地表受到輻射加熱，地表溫度高于大氣溫

3、度，對(duì)流強(qiáng)烈，風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)會(huì)使得近地表原本溫度較高的區(qū)域降溫，而高空區(qū)域溫度增高。這些現(xiàn)象說明風(fēng)力機(jī)運(yùn)行會(huì)對(duì)大氣溫度層結(jié)造成一定的擾動(dòng)，改變?cè)械拇髿饨Y(jié)構(gòu)。然后對(duì)多臺(tái)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)進(jìn)行模擬，結(jié)果表明，無論順列還是是錯(cuò)列布置，邊界層內(nèi)的速度、溫度和湍流度等參數(shù)與單臺(tái)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行相比均發(fā)生劇烈變化，豎直方向上湍流度變化影響的高度更大，進(jìn)而受到影響的大氣邊界層范圍也在擴(kuò)大。最后對(duì)不同下墊面時(shí)的風(fēng)力機(jī)運(yùn)行進(jìn)行了模擬。隨著地表粗糙度的增大，風(fēng)力機(jī)下游的