(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211166793.5 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 中国长江三峡集团有限公司 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路1号 申请人 华北电力大 学 (72)发明人 张子良　葛铭纬　李梦杰　贾瑞　 邹祖冰　杨昊泽　刘益勇　李宝良　 汤维贵　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 杨小雷 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种大型风电场全尾流速度分布的确定方 法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种大型风电场全尾流速度 分布的确定方法及装置， 该方法包括： 将风电场 三维流域进行区域划分， 生成多个划分区域； 采 集风电场参数和多个划分区域尺 寸， 基于风电场 参数和多个划分区域尺寸确定壁面粗糙度修正 值； 对风电场三维流域进行网格划分， 生成三维 流域网格； 基于壁面粗糙度修正值与三维流域网 格构建地面壁应力模型； 基于地面壁应力模型建 立壁面边界条件， 将三维边界条件和壁面边界条 件作为流域边界条件； 基于流域边界条件对流体 力学方程组进行求解， 生 成大型风电场全尾流速 度分布数据。 本方法实现了确定大型风电场全尾 流速度分布的目的， 在提高了风电场模拟精度的 同时有效降低了误差与计算成本 。 权利要求书3页 说明书16页 附图5页 CN 115496010 A 2022.12.20 CN 115496010 A 1.一种大 型风电场全尾流速度分布的确定方法， 其特 征在于， 包括： 获取风电场 三维流域， 将所述风电场 三维流域进行区域划分， 生成多个划分区域； 所述 多个划分区域包括 风电场等效区域、 过渡缓冲区和非风电场区域； 采集风电场 参数和多个划分区域尺寸， 基于所述风电场 参数和所述多个划分区域尺寸 确定壁面粗糙度修正值； 对所述风电场三维流 域进行网格划分， 生成三维流 域网格； 基于所述 壁面粗糙度修正值与所述 三维流域网格构建地 面壁应力模型； 采集三维边界条件， 基于所述地面壁应力模型建立壁面边界条件， 将所述三维边界条 件和所述 壁面边界条件作为 流域边界条件； 获取流体力学方程组， 基于所述流域边界条件对所述流体力学方程组进行求解， 生成 大型风电场全尾流速度分布数据。 2.根据权利要求1所述的一种大型风电场全尾流速度分布的确定方法， 其特征在于， 所 述将所述 风电场三维流 域进行区域划分， 生成多个划分区域， 包括： 将所述风电场 三维流域中的预设建模区域作为所述风电场 等效区域， 并将所述风电场 等效区域四周的预设过渡区域作为所述过渡缓冲区， 将所述风电场三维流域中除所述风电 场等效区域和所述过渡缓冲区之外的区域作为所述非风电场区域。 3.根据权利要求1所述的一种大型风电场全尾流速度分布的确定方法， 其特征在于， 所 述基于所述 风电场参数和所述多个划分区域尺寸确定壁 面粗糙度修正值， 包括： 基于所述 风电场参数确定风电场等效区域的等效粗 糙度； 提取所述风电场参数中的非风电场区域的地表粗 糙度； 基于所述风电场等效区域的等效粗糙度、 所述非风电场区域的地表粗糙度和所述多个 划分区域尺寸确定所述壁面粗糙度修正值； 其中， 所述多个划分区域尺寸包括多个划分区 域的长度与宽度。 4.根据权利要求3所述的一种大型风电场全尾流速度分布的确定方法， 其特征在于， 所 述基于所述 风电场参数确定风电场等效区域的等效粗 糙度， 包括： 提取所述风电场参数中的风力 机推力系数、 风电场 流向长度相对于风力 机风轮直径的 倍数和风电场展向长度相对于风力机风轮直径的倍数， 基于所述风力机推力系数、 所述风 电场流向长度相对于风力机风轮直径的倍数和所述风电场展向长度相对于风力机风轮直 径的倍数确定摩擦系数； 获取地表摩擦速度和冯卡门常数， 提取所述风电场参数中的风力机轮毂高度， 基于所 述地表摩擦速度、 所述冯卡 门常数、 所述非风电场区域的地表粗糙度和所述风力机轮毂高 度确定风电场内轮毂高度的时空平均风速； 提取所述风电场参数中的风力 机风轮直径， 基于所述风电场内轮毂高度的时空平均风 速、 所述风力机风轮直径和所述 风力机轮毂高度确定尾流涡粘系数； 基于所述非风电场区域的地表粗糙度、 所述风力机风轮直径、 所述风力机轮毂高度、 所 述摩擦系数和所述尾流涡粘系数确定所述 风电场等效区域的等效粗 糙度。 5.根据权利要求1 ‑4中任意一项所述的一种大型风电场全尾流速度分布的确定方法， 其特征在于， 所述基于所述风电场等效区域的等效粗糙度、 所述非风电场区域的地表粗糙 度和所述多个划分区域尺寸确定所述壁面粗糙度修正值， 其中， 所述壁面粗糙度修正值的权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115496010 A 2计算公式如下 所示： 上式中， z0,m表示壁面粗糙度修正值， z0,hi表示风电场等效区域的等效粗糙度， z0表示非 风电场区域的地表粗糙度， Lx_sp表示过渡缓冲区域的长度， Ly_sp表示过渡缓冲区域的宽 度， x1表示风电场等效区域的长度初始 坐标点， x2表 示风电场等效区域的长度结束坐标点， y1表示风电场等效区域的宽度初始 坐标点， y1表示风电场等效区域的宽度结束坐标点， x表 示流域壁面中任意 位置的横坐标点， y表示 流域壁面中任意 位置的纵坐标点。 6.根据权利要求5所述的一种大型风电场全尾流速度分布的确定方法， 其特征在于， 所 述基于所述 壁面粗糙度修正值与所述 三维流域网格构建地 面壁应力模型， 包括： 基于所述三维流域网格确定邻 近地表网格， 并获取邻 近地表网格对应的平均速度和邻 近地表网格的中心到地表的垂直距离， 基于所述冯卡 门常数、 所述邻近地表网格对应的平 均速度、 所述邻近地表网格的中心到地表的垂 直距离和所述壁面粗糙度修正值构建所述地 面壁应力模型。 7.根据权利要求1所述的一种大型风电场全尾流速度分布的确定方法， 其特征在于， 所 述三维边界条件， 包括： 速度入口边界条件、 压力出口边界条件、 周期边界条件和滑 移边界条件。 8.一种大 型风电场全尾流速度分布的确定装置， 其特 征在于， 包括： 区域划分模块， 用于获取风电场 三维流域， 将所述风电场 三维流域进行区域划分， 生成 多个划分区域； 所述多个划分区域包括 风电场等效区域、 过渡缓冲区和非风电场区域； 采集模块， 用于采集风电场参数和多个划分区域尺寸， 基于所述风电场参数和所述多 个划分区域尺寸确定壁 面粗糙度修正值； 网格划分模块， 用于对所述 风电场三维流 域进行网格划分， 生成三维流 域网格； 构建模块， 用于基于所述壁面粗糙度修正值与所述三维流域网格构建地面壁应力模 型； 建立模块， 用于采集三维边界条件， 基于所述地面壁应力模型建立壁面边界条件， 将所 述三维边界条件和所述 壁面边界条件作为 流域边界条件；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115496010 A 3