多塔互推

原理

多塔互推能够快速检验CFD计算结果的准确性。通过分扇区实测风速和模拟风速的对比,有助于快速分析并查找CFD计算误差产生的原因。为了保证结果的可信度,多塔互推要求测塔数据严格同期。其原理如下(以两塔互推为例):​

根据CFD定向计算结果建立MastA和MastB的一一对应关系。

  • 以MastA的实测数据为基础,利用步骤一的CFD对应关系,得到MastB的预报结果(MastB的预报结果与MastB的实测数据之间的误差,即为多塔互推MastB误差)。
  • 以MastB处的实测数据为基础,利用步骤一的CFD对应关系,得到MastA的预报结果(MastA的预报结果与MastA的实测数据之间的误差,即为多塔互推MastA的误差)。

常见的多塔互推结果如下表所示:

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M1594的实测风速为6.10m/s,M7045的实测风速为5.72m/s。根据CFD定向计算建立的一一对应关系和M1594的实测数据,得到M7045的风速为5.47,比实际值偏低4.4%。 同理,根据M7045的实测数据得到M1594的风速为6.37,比实测值偏高4.4%。以下讨论将以这两个塔为例进行说明。

建立对应关系

Greenwich根据CFD定向计算的结果来建立两个塔的对应关系。CFD通常进行12个扇区计算,这里以其中两个扇区为例进行说明,Sector0(0度扇区)和 Sector1(30度扇区)。假设CFD计算的结果如下:

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风加速因子定义如下:

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Greenwich采用如下方式建立对应关系:

  • 将M1594处的CFD风向进行等分,间隔为1度。3°至28°之间可等分25份 (3 4 5 ……27
    28)。
  • 将M7045处的CFD风向也等分为25份,并进行四舍五入调整可得, 358 359 0……26。
  • 将风加速因子关系同样在1.2至1.083之间等分25份,并与风向关系表格一一对应。
  • 考虑全部扇区,建议上述一一对应关系,可得如下表格:
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风速预测(tim格式)

假设已知测塔M1594的一个完整年的tim格式数据, 根据上节得到的一一对应关系表格,可以通过某一时刻M1594的风向预报出此时刻M7045的风向,并通过两个测塔之间的风加速因子关系得到M7045的风速,如下所示:

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风速预测(tab格式)

假设已经得到M1594的一个完整年的tab数据,首先将此tab数据进行风向5度、风速0.25m/s进行划分,并将对应的风频进行等分。通过查找一一对应关系表格,可以得到M7045对应的风向、风速和对应的风频;进而得到M7045的tab格式数据。

多塔互推误差分析

根据实测数据和CFD计算结果,可以得到两个测塔之间风加速因子关系的分扇区分布,如下图所示:

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注意,这里近似认为同一时刻两个测塔的风向变化小于10度,对于复杂地形或者测塔位置较差时,此种假设失效。

此案例分析可知,在主风向向上(90°~120°),CFD得到的风加速因子比实测数据偏高,这是采用M7045预报M1594比实测数据偏高4%的原因。用户可进一步分析此扇区附近的定向计算结果来判断CFD得到的测塔处风速的质量; 并结合多塔综合算法,分析CFD得到的测塔风速对机位点风速的预报的影响。