臺風(fēng)邊界層中湍流場特征之研究—風(fēng)電技術(shù)論壇

　　下面講一下湍流，我比較想側(cè)重這個(gè)方面，因?yàn)樗械娘L(fēng)機(jī)來的風(fēng)都是湍流風(fēng)，因?yàn)橛绊戄d流的主要是反流。首先關(guān)于湍流強(qiáng)度是IEC的公式，包括放大這張圖，從45-50，是非常平滑，幾乎是一個(gè)恒定的值，根據(jù)不同，在IEC里面，實(shí)際上是因?yàn)椴煌拇植诙?，所以說有不同的湍流強(qiáng)度，我們可以根據(jù)左邊的公式來定一個(gè)均一的值，在所有的情況下，因?yàn)榉浅５钠骄?。因?yàn)槭峭牧?，有不同的ID，所以怎么樣確定ID的組成，所以要用一個(gè)值來確定，很不幸的是我在文獻(xiàn)里找不到現(xiàn)有的值，所以我們就需要看一些非常基本的理論，從理論里面把它推導(dǎo)出來，那個(gè)上面是非常經(jīng)典的模型。這個(gè)模型巧妙的進(jìn)行一下簡化，在高頻區(qū)通過左邊和右邊的兩個(gè)公式合并在一起，可以達(dá)到非常經(jīng)典的隨高度變化的公式，十米高度的話，這兩個(gè)比值幾乎接近為零，所以可以把這個(gè)公式簡化，剛才分切那張圖里面可以看到，那個(gè)邊界層幾乎相當(dāng)于一個(gè)。我們可以進(jìn)一步的簡化，我們不管風(fēng)速，粗糙度，所有的我們可以簡化到一個(gè)唯一的值，77米，在十米的高度情況下，所以這就非常的方便使用，我們不用有太多的變化了。所以對工程師來說這是一個(gè)非常有意義的一件事。
　　我跟實(shí)驗(yàn)做了一下對比，這是在美國佛羅里達(dá)州，整個(gè)沿著海岸線測的臺風(fēng)。大概是四年的數(shù)據(jù)，所以你看這條虛線是我們剛才的值，尤其是比較粗糙的地形，你看和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得非常好，在比較平滑的地形，可能稍微偏保守一點(diǎn)，這個(gè)值越小，算出來的值越保守，這樣的話比較好，會更偏安全一點(diǎn)，尤其是對于認(rèn)證來說。
　　但是不要忘記了這是在十米的高度，但是在風(fēng)機(jī)上和這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我要在輪廓的高度來定義。所以我列舉了傳統(tǒng)的公式，這張圖，這些點(diǎn)是從別人史冊數(shù)據(jù)里面抓出來的。這幾條陷是剛才的幾個(gè)公式我們的風(fēng)機(jī)大概在這個(gè)位置，所以這張圖看得不是特別的清楚。但是我自己的放大一下看過之后我發(fā)現(xiàn)任何現(xiàn)有的公式擬合得都不是特別好，所以我放大進(jìn)去，大概在風(fēng)機(jī)的高度，我們大概經(jīng)過研究討論之后又重新的定義一條新公式，新發(fā)布的刊物里面也有這條公式。怎么樣把十米，剛才定義的77米的轉(zhuǎn)化到高度，因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系我不詳細(xì)講了。簡單列舉一下史冊的數(shù)據(jù)，我們沒有找到太多的中國的數(shù)據(jù)，所以我大概只找到兩個(gè)。因?yàn)槲覀冎烙辛诉@個(gè)以后，我們還要湍流的頻譜，我們要把風(fēng)的模型建立起來，這條黑線是實(shí)測的頻譜。這個(gè)線有很多的變化，所以我加了一條線是關(guān)于IEC的，路上風(fēng)機(jī)我們主要關(guān)注高頻區(qū)，各條曲線都擬合得很好。對海上的風(fēng)機(jī)來看我們更關(guān)注低頻區(qū)，在低頻區(qū)的話我們會發(fā)現(xiàn)有一些數(shù)字?jǐn)M合得特別好。第二個(gè)數(shù)據(jù)是在上海測的，這條線更明確，黃色的線和藍(lán)色的線幾乎重合的。在高頻區(qū)大家差不多，用這些都可以的，但是用正確的，不能用IEC標(biāo)準(zhǔn)，我簡單定義一下，大概我只舉一個(gè)例子，你看新發(fā)布的的話有三個(gè)工程，作為一個(gè)研究來說我大概舉一個(gè)例子，因?yàn)槲覀兗僭O(shè)在臺風(fēng)中我覺得電網(wǎng)斷電是很正常的，所以今天給的值比較高，如果根據(jù)IEC的標(biāo)準(zhǔn)如果經(jīng)常發(fā)生的話，可以給1.35，很簡單，大概用了一個(gè)測試的機(jī)，就是說5兆瓦的風(fēng)機(jī)，因?yàn)槭情_源的，每個(gè)人都可以得到數(shù)據(jù)，你也可以根據(jù)這些東西來做驗(yàn)證。因?yàn)榕_風(fēng)在熱帶地區(qū)，所以我們把空氣的密度降低了一點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)是1.22，我想降到1.094，可以稍微降低一點(diǎn)。結(jié)果不是很滿意。因?yàn)榇_實(shí)在臺風(fēng)中不難想象風(fēng)速非常高，你看這條紅線是1是代表了設(shè)計(jì)載荷，所以你看關(guān)于塔桶的載荷和底部的載荷都超過了設(shè)計(jì)載荷了，臺風(fēng)經(jīng)過的話，很有可能是會倒掉的，實(shí)際上確實(shí)如此。不過這是簡單的做一個(gè)測試，假設(shè)沒有數(shù)據(jù)。如果具體設(shè)計(jì)的話，肯定會有更多的數(shù)據(jù)，比如說我同事剛才介紹的，可以用他介紹的詳細(xì)的方法把具體的風(fēng)速和風(fēng)向定義出來，所以如果根據(jù)那個(gè)設(shè)計(jì)的話，我覺得會更好一些。