计算流体力学技术在复杂城区风能资源评估中的验证与应用——麻省理工校园案例

摘要

计算流体力学(CFD)技术的发展为复杂城区的风流模拟和风能资源评估提供了有效的途径.与乡村开阔空间相比,城区的建筑规划及建筑物本身的几何形状更加复杂,对微尺度风流产生不可忽略的影响.建筑物对风流的扰动,如高层建筑底部涡流区、文氏效应或翼面效应等使得城区中的风流模拟更为困难.采用CFD技术的UrbaWind软件通过求解三维流体力学方程,可以实现对城区建筑周边风流的准确模拟.本项目运用CFD方法对麻省理工校园的潜在风能资源进行了评估.当地测风塔实测数据根据附近参考站点的长期数据进行了相关性订正,以获得具有代表性的当地长期气象数据.当地两座测风塔上获得的测风数据被用于风能资源的评估.通过模拟结果与实测数据的比较,验证了UrbaWind软件在评估平均风速、能量密度以及韦布尔参数上的准确性,表明运用CFD方法可以提高城区复杂环境中的风能资源评估水平,并对城区小型风力发电机的选址优化有重要意义.