CFD验证——Bolund岛¶
实验简介¶
Bolund岛实验是用于风工程的另一个基准测试案例。该基准测试由 Riso DTU [1] 在2007 年和 2008 年之间的三个月内完成。如图1（a），测量地点是位于沿海的一座高12 米、长 130 米、宽 75 米的小山（Bolund 山）。该山被海水环绕，其东侧有一段狭长地带（地峡）。 与 Askervein 山相比， Bolund 山在其西侧的存在垂直悬崖，在北侧、南侧和东侧存在斜坡，且坡度较大，为约 40 度。这种陡坡会引起流动分离和非定常现象，对于风力发电模拟 [1] 来说是一个挑战。如图 1（a）所示，测塔沿 A 线和 B 线分布，不同垂直高度的风力数据可以用来验证 CFD 模型。
结果与分析¶
Riso DTU [2] 已于2011年对各种CFD模型结果进行了盲测。格林威治CFD的结果如图2（a）和2（b）所示，分别展示了地面以上2米和5米处沿着B线的风加速因子对比。可见，除M6 附近以外，格林威治 CFD的计算结果与实测数据吻合较好，这与公开文献 [2, 3] 的结果相同。 M6处的非定常流动较为明显并且伴有回流区的间歇形成 [1,4]，稳态模拟未能捕获这种流动特征。
图3给出了不同测塔位置处的速度廓线与实测数据的对比。格林威治 CFD 能准确预测 M7 及 M1 处 Bolund 山迎风面的风速。由于流动的非定常特性，格林威治 CFD 明显高估了 M6 及 M2 在2 米处的风速。在布置风力涡轮机的山顶 M3 处，格林威治 CFD 的结果与实测数据吻合较好。而在 Bolund 山背风面 M4、M5 和 M8 处，流动不稳定性变得更加重要，格林威治 CFD 的结果相对较差。如Askervein 山实验所述，应对网格质量和湍流模型的影响加以考虑。
参考文献¶
Example
[1] Berg J, Mann J, Bechmann A, et al.The Bolund Experiment, Part I: Flow over a steep, three-dimensional hill.Boundary-layer meteorology, 2011, 141(2): 219-243.
[2] Bechmann A, Sørensen N N, Berg J, et al.The Bolund experiment, part II: blind comparison of microscale flow models.Boundary-Layer Meteorology, 2011, 141(2): 245-271.
[3] Prospathopoulos J M, Politis E S, Chaviaropoulos P K. Application of a 3D RANS solver on the complex hill of Bolund and assessment of the wind flow predictions.Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2012, 107: 149-159.
[4] Yeow T S, Cuerva‐Tejero A, Perez‐Alvarez J. Reproducing the Bolund experiment in wind tunnel.Wind Energy, 2015, 18(1): 153-169.