云南多固风电场：CFD软件在陡峭悬崖风力发电预测的对比研究

本文主要探讨了在陡峭三维悬崖上大型风电场气流的CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）预测研究，针对的是中国华电集团在中国云南省的首个风电项目——多固风电场。该项目位于孟子东南部，装机容量为33台1.5兆瓦涡轮机，总计49.5兆瓦，总投资约为44.97亿人民币（6.96亿美元）。这项研究对于评估风力发电站的效率和安全性至关重要，尤其是在复杂地形如悬崖上，气流动态对涡轮机性能有显著影响。 研究中，作者采用了两种不同的CFD软件进行模拟：一是Open FOAM，这是一种由ESI Group的Open CFD Ltd开发并由Open FOAM Foundation分发的开源软件，其湍流模型采用的是SST k-ω RANS（Shear Stress Transport k-ω雷诺平均Navier-Stokes）模型。这种模型能够较好地处理复杂的湍流流动，特别是在边界层处理上表现出色。 另一种软件是RIAM-COMPACT，它是由本文的主要作者开发，采用的标准Smagorinsky LES（Large Eddy Simulation，大涡模拟）模型。标准Smagorinsky模型适用于解决湍流中的大尺度运动，对于解决高度非线性和局部化现象具有一定的优势。 研究的核心内容是比较了这两种软件在模拟陡峭悬崖上的气流时的预测精度。尽管Open FOAM和RIAM-COMPACT采用的湍流模型不同，但它们在整体上展现了良好的一致性，表明它们都能有效捕捉到实际风场中的关键流动特性。这对于确保风电场设计的准确性和优化运行策略具有重要的参考价值。 通过对比分析，本文不仅提供了CFD技术在复杂地理环境下的应用实例，还展示了开源软件和定制化软件在特定工程问题上的性能对比，有助于推动CFD技术在风电行业的进一步发展和应用标准化。此外，研究结果对于其他类似地理位置的风电项目，如斜坡、峡谷等区域的风力资源评估和风力发电设施规划具有重要的指导意义。