本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域。更具體地講，涉及一種檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法和設備。

背景技術：

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到重視，風電機組的裝機量也不斷增加。

風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)對于風電機組的控制以及各種監(jiān)控具有非常重要的作用。然而，目前在檢測風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)時，需要在需要檢測的位置設置傳感器，導致成本較高。另外，這樣的方式也難以了解風電機組的各個位置的流體氣動數(shù)據(jù)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法和設備。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括：預先確定在預定風電機組周圍預設的至少一個測風區(qū)域的至少一個海拔高度的風速與在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)之間的關系；檢測所述至少一個測風區(qū)域中的預定測風區(qū)域的預定海拔高度的風速；根據(jù)預先確定的關系，確定與檢測的風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

可選地，所述關系為預定數(shù)據(jù)庫，所述預定數(shù)據(jù)庫存儲有在所述至少一個測風區(qū)域處的至少一個海拔高度的多個風速、與每個測風區(qū)域處的每個風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

可選地，與在任一測風區(qū)域處的任一海拔高度的任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)通過如下方式獲得：獲取所述任一測風區(qū)域處的關于風速和海拔高度的函數(shù)；以獲取的函數(shù)作為入口邊界條件，建立大渦模擬模型；使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

可選地，所述函數(shù)為下面函數(shù)中的一個：風速與海拔高度之間的關系函數(shù)、風速、風的摩擦速度、海拔高度之間的關系函數(shù)、風速、海拔高度與大氣熱穩(wěn)定度之間的關系函數(shù)。

可選地，建立大渦模擬模型的步驟包括：對包括所述預定風電機組和所述預定測風區(qū)域的預定范圍內(nèi)的地形建立三維模型；對建立的三維模型進行網(wǎng)格劃分；設置入口邊界條件和湍流模型；利用網(wǎng)格劃分后的三維模型以及設置的入口邊界條件和湍流模型來建立大渦模擬模型。

可選地，在對建立的三維模型進行網(wǎng)格劃分時，實際地理位置越崎嶇的地方，網(wǎng)格越密集。

可選地，建立大渦模擬模型的步驟還包括：設置壁面函數(shù)，利用網(wǎng)格劃分后的三維模型以及設置的入口邊界條件和湍流模型來建立大渦模擬模型的步驟包括：利用網(wǎng)格劃分后的三維模型以及設置的入口邊界條件、湍流模型和壁面函數(shù)來建立大渦模擬模型，所述壁面函數(shù)如下：

U＝U_f×K×ln((z+z₀)/z₀)，

其中，U為平均風速，U_f為風的摩擦速度，K為卡門常數(shù)，z₀為地表粗糙度長度，z為垂直坐標。

可選地，使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)的步驟包括：

根據(jù)所述預定風電機組上的預定位置的坐標，通過建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定位置處的流體氣動數(shù)據(jù)。

可選地，流體氣動數(shù)據(jù)包括風速、湍流強度和入流角中的至少一個。

可選地，根據(jù)所述預定風電機組上的預定位置的坐標，通過建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定位置處的流體氣動數(shù)據(jù)的步驟包括：根據(jù)所述預定風電機組上的預定位置的坐標，通過建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定位置處的風速和/或湍流強度。

可選地，根據(jù)所述預定風電機組上的預定位置的坐標，通過建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定位置處的流體氣動數(shù)據(jù)的步驟還包括：根據(jù)確定的流體氣動數(shù)據(jù)中的風速確定入流角。

可選地，在使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)時，以所述任一海拔高度和所述任一風速作為大渦模擬模型的初始邊界條件。

可選地，所述預定測風區(qū)域處于所述預定風電機組的上風側。

可選地，所述預定測風區(qū)域位于所述預定風電機組前方。

可選地，當風電機組的周圍存在對所述預定風電機組的來流產(chǎn)生影響的對象時，在所述對象的上風處設置測風區(qū)域。

本發(fā)明的另一方面提供一種檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的設備，所述設備包括：預檢測單元，預先確定在預定風電機組周圍預設的至少一個測風區(qū)域的至少一個海拔高度的風速與在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)之間的關系；風速檢測單元，檢測所述至少一個測風區(qū)域中的預定測風區(qū)域的預定海拔高度的風速；流體氣動數(shù)據(jù)檢測單元，根據(jù)預先確定的關系，確定與檢測的風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

可選地，所述關系為預定數(shù)據(jù)庫，所述預定數(shù)據(jù)庫存儲有在所述至少一個測風區(qū)域處的至少一個海拔高度的多個風速、與每個測風區(qū)域處的每個風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

可選地，預檢測單元通過如下方式獲得與在任一測風區(qū)域處的任一海拔高度的任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)：獲取所述任一測風區(qū)域處的關于風速和海拔高度的函數(shù)；以獲取的函數(shù)作為入口邊界條件，建立大渦模擬模型；使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

可選地，所述函數(shù)為下面函數(shù)中的一個：風速與海拔高度之間的關系函數(shù)、風速、風的摩擦速度、海拔高度之間的關系函數(shù)、風速、海拔高度與大氣熱穩(wěn)定度之間的關系函數(shù)。

可選地，預檢測單元通過如下方式建立大渦模擬模型：對包括所述預定風電機組和所述預定測風區(qū)域的預定范圍內(nèi)的地形建立三維模型；對建立的三維模型進行網(wǎng)格劃分；設置入口邊界條件和湍流模型；利用網(wǎng)格劃分后的三維模型以及設置的入口邊界條件和湍流模型來建立大渦模擬模型。

可選地，在預檢測單元對建立的三維模型進行網(wǎng)格劃分時，實際地理位置越崎嶇的地方，網(wǎng)格越密集。

可選地，預檢測單元還設置壁面函數(shù)，預檢測單元利用網(wǎng)格劃分后的三維模型以及設置的入口邊界條件、湍流模型和壁面函數(shù)來建立大渦模擬模型，

所述壁面函數(shù)如下：

U＝U_f×K×ln((z+z₀)/z₀)，

其中，U為平均風速，U_f為風的摩擦速度，K為卡門常數(shù)，z₀為地表粗糙度長度，z為垂直坐標。

可選地，預檢測單元根據(jù)所述預定風電機組上的預定位置的坐標，通過建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定位置處的流體氣動數(shù)據(jù)。

可選地，流體氣動數(shù)據(jù)包括風速、湍流強度和入流角中的至少一個。

可選地，預檢測單元根據(jù)所述預定風電機組上的預定位置的坐標，通過建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定位置處的風速和/或湍流強度。

可選地，預檢測單元根據(jù)確定的流體氣動數(shù)據(jù)中的風速確定入流角。

可選地，在使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)時，以所述任一海拔高度和所述任一風速作為大渦模擬模型的初始邊界條件。

可選地，所述預定測風區(qū)域處于所述預定風電機組的上風側。

可選地，所述預定測風區(qū)域位于所述預定風電機組前方。

可選地，當風電機組的周圍存在對所述預定風電機組的來流產(chǎn)生影響的對象時，所述至少一個測風區(qū)域中存在在所述對象的上風處設置的測風區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法和設備，可以在來流到達風電機組之前確定出風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)，從而可以提前獲知來流對風電機組的影響。此外，根據(jù)本發(fā)明的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法和設備，在不需要在風電機組上安裝專門用于檢測流體氣動數(shù)據(jù)的傳感器的情況下，可以根據(jù)需要獲得風電機組上的期望位置的流體氣動數(shù)據(jù)，并且可以獲得更細粒度的流體氣動數(shù)據(jù)，從而能夠以較低的成本獲得更多位置的流體氣動數(shù)據(jù)。

附圖說明

通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法的流程圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的獲得與在任一測風區(qū)域處的任一海拔高度的任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)的流程圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的建立大渦模擬模型的流程圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的設備的框圖。

具體實施方式

現(xiàn)在，將參照附圖更充分地描述不同的示例實施例。

在本發(fā)明的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法中，通過在風電機組的周邊設置測風區(qū)域，通過測風區(qū)域的關于風的數(shù)據(jù)確定預定風電機組的處的流體氣動數(shù)據(jù)。這樣，可以在來流到達風電機組之前確定出預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法的流程圖。

參照圖1，在步驟S110，預先確定在預定風電機組周圍預設的至少一個測風區(qū)域的至少一個海拔高度的風速與在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)之間的關系。應該理解，這里的風速為矢量，包括風速的大小和方向。

在該實施例中，在預定風電機組的周圍預設至少一個測風區(qū)域。優(yōu)選地，當預定風電機組的周圍存在對預定風電機組的來流產(chǎn)生影響的對象時，在所述對象的上風處設置測風區(qū)域(即，所述對象位于測風區(qū)域與預定風電機組之間)。來流產(chǎn)生影響的對象可以是例如，障礙物(例如，山、樹林)、凹坑(例如，峽谷、湖泊、河流等)以及對來流產(chǎn)生影響的其他地形地貌。

在一個實施例中，可在預定風電機組周圍每隔預定角度設置一測風區(qū)域。

所述關系可以通過預定數(shù)據(jù)庫來體現(xiàn)。所述預定數(shù)據(jù)庫存儲有在所述至少一個測風區(qū)域處的至少一個海拔高度的多個風速、與每個測風區(qū)域處的每個風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。換言之，所述預定數(shù)據(jù)庫存儲了與不同測風區(qū)域處的海拔高度、風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。在此情況下，當獲得了某個測風區(qū)域的某個海拔高度和某個風速時，可以從該預定數(shù)據(jù)庫查找到對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。該預定數(shù)據(jù)庫可通過使用大渦模擬模型來建立，將在后面詳細描述獲得該預定數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的過程。

在步驟S120，檢測所述至少一個測風區(qū)域中的預定測風區(qū)域的預定海拔高度處的風速。這里，所述預定海拔高度為所述至少一個海拔高度之一。應該理解，這里的風速為矢量，包括風速的大小和方向。

可以通過各種方式來檢測上述風速。例如，可以在該預定測風區(qū)域設置風速計檢測在預定海拔高度處的風速、通過在風電機組上安裝激光測風雷達來檢測預定測風區(qū)域的預定海拔高度處的風速。

優(yōu)選地，所述預定測風區(qū)域為所述至少一個測風區(qū)域中的處于所述預定風電機組的上風側的測風區(qū)域。應該理解，這里上風側是指與當前風向垂直并且經(jīng)過所述預定風機組的直線的來流的一側。更優(yōu)選地，所述預定測風區(qū)域為所述預定風電機組前方(即，槳葉當前面向的方向)的測風區(qū)域。

在步驟S130，根據(jù)預先確定的關系，確定與檢測的風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

在所述關系由預定數(shù)據(jù)庫體現(xiàn)的情況下，由于所述預定數(shù)據(jù)庫存儲有在所述預定測風區(qū)域處在所述預定海拔高度的多個風速、與每個測風區(qū)域處的每個風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)，因此從所述預定數(shù)據(jù)庫提取出與檢測的風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

所述預定測風區(qū)域為所述至少一個測風區(qū)域中的一個或多個測風區(qū)域。當所述預定測風區(qū)域為多個測風區(qū)域時，可從所述預定數(shù)據(jù)庫提取出與在每個測風區(qū)域檢測的風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)，然后獲取提取的流體氣動數(shù)據(jù)的均值或最大值或進行其他處理后的結果作為最終的結果。

下面詳細描述獲得預定數(shù)據(jù)庫中的不同測風區(qū)域處的各個海拔高度處的不同風速下在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)的處理。

需要針對每個測風區(qū)域來預先獲得在至少一個海拔高度處的不同風速以及與不同風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

對于任一測風區(qū)域，需要建立對應的大渦模擬模型，來獲取在該任一測風區(qū)域的在至少一個海拔高度的不同風速以及與不同風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

下面參照圖2和圖3來描述獲得與在任一測風區(qū)域處的任一海拔高度的任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)的過程。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的獲得與在任一測風區(qū)域處的任一海拔高度的任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)的流程圖。

在步驟S210，獲取所述任一測風區(qū)域處的關于風速和海拔高度的函數(shù)。換言之，需要獲得在該任一測風區(qū)域處的地理狀況對不同海拔高度處的風速的影響情況。

關于風速和海拔高度的函數(shù)可以為下面函數(shù)中的一個：風速與海拔高度之間的關系函數(shù)、風速、風的摩擦速度、海拔高度之間的關系函數(shù)、風速、海拔高度與大氣熱穩(wěn)定度之間的關系函數(shù)。

在步驟S220，以獲取的函數(shù)作為入口邊界條件，建立大渦模擬模型。

下面參照圖3描述建立大渦模擬模型的過程。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的建立大渦模擬模型的流程圖。

如圖3所示，在步驟S310，對包括所述預定風電機組和所述預定測風區(qū)域的預定范圍內(nèi)的地形建立三維模型。也就是說，將所述預定范圍內(nèi)的地形的三維形態(tài)進行數(shù)據(jù)化，以便進行后續(xù)的建模。

在步驟S320，對建立的三維模型進行網(wǎng)格劃分。在一個優(yōu)選實施例中，進一步考慮實際地形的崎嶇程度，在對建立的三維模型進行網(wǎng)格劃分時，實際地理位置越崎嶇的地方，網(wǎng)格越密集。

在步驟S330，設置入口邊界條件和湍流模型。這里，入口邊界條件為在步驟S210中確定的函數(shù)。與使用風速與海拔高度之間的關系函數(shù)作為入口邊界條件相比，使用風速、風的摩擦速度、海拔高度之間的關系函數(shù)作為入口邊界條件進一步考慮了地表粗糙度的影響，最終得到的流體氣動數(shù)據(jù)會更為準確。與使用風速、風的摩擦速度、海拔高度之間的關系函數(shù)作為入口邊界條件相比，使用風速、海拔高度與大氣熱穩(wěn)定度之間的關系函數(shù)作為入口邊界條件，可以在不同的氣流環(huán)境下得到更可靠的流體氣動數(shù)據(jù)。湍流模型可使用用于進行大渦模擬的各種湍流模型(例如，亞格子模型)，本發(fā)明不進行限制。

在步驟S340，利用網(wǎng)格劃分后的三維模型以及設置的入口邊界條件和湍流模型來建立大渦模擬模型。

在一個優(yōu)選實施例中，在建立大渦模擬模型時還可進一步考慮設置壁面函數(shù)，以對一些復雜地形(例如，山區(qū))進行更準確地建模。所述壁面函數(shù)如下面的式(1)所示：

U＝U_f×K×ln((z+z₀)/z₀) (1)

其中，U為平均風速，U_f為風的摩擦速度，K為卡門常數(shù)，z₀為地表粗糙度長度，z為垂直坐標。

在步驟S230，使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

在使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)時，以所述任一海拔高度和所述任一風速作為大渦模擬模型的初始邊界條件。在大渦模擬模型被設置了初始邊界條件之后，可根據(jù)測點的坐標來獲得測點處的流體氣動數(shù)據(jù)。

在此情況下，可根據(jù)所述預定風電機組上的預定位置的坐標，通過建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定位置處的流體氣動數(shù)據(jù)。例如，所述預定位置可為槳葉和/或塔筒上的至少一個位置。應該理解，所述預定位置不限于此，可以為風電機組上的希望獲得流體氣動數(shù)據(jù)的任何位置。

可通過大渦模擬模型直接獲得所述預定位置處的風速和/或湍流強度。此外，還可進一步根據(jù)獲得的流體氣動數(shù)據(jù)中的風速確定所述預定位置處的入流角。

下面結合圖4描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的設備。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的設備的框圖。

參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的實施例的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的設備400包括預檢測單元410、風速檢測單元420、流體氣動數(shù)據(jù)檢測單元430。

預檢測單元410預先確定在預定風電機組周圍預設的至少一個測風區(qū)域的至少一個海拔高度的風速與在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)之間的關系。應該理解，這里的風速包括風速的大小和方向。

在該實施例中，在預定風電機組的周圍預設至少一個測風區(qū)域。優(yōu)選地，當預定風電機組的周圍存在對預定風電機組的來流產(chǎn)生影響的對象時，在所述對象的上風處設置測風區(qū)域(即，所述對象位于測風區(qū)域與預定風電機組之間)。來流產(chǎn)生影響的對象可以是例如，障礙物(例如，山、樹林)、凹坑(例如，峽谷、湖泊、河流等)以及對來流產(chǎn)生影響的其他地形地貌。

在一個實施例中，可在預定風電機組周圍每隔預定角度設置一測風區(qū)域。

所述關系可以通過預定數(shù)據(jù)庫來體現(xiàn)。所述預定數(shù)據(jù)庫存儲有在所述至少一個測風區(qū)域處的至少一個海拔高度的多個風速、與每個測風區(qū)域處的每個風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。換言之，所述預定數(shù)據(jù)庫存儲了與不同測風區(qū)域處的海拔高度、風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。在此情況下，當獲得了某個測風區(qū)域的某個海拔高度和某個風速時，可以從該預定數(shù)據(jù)庫查找到對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。該預定數(shù)據(jù)庫可通過使用大渦模擬模型來建立，將在后面詳細描述獲得該預定數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的過程。

風速檢測單元420檢測所述至少一個測風區(qū)域中的預定測風區(qū)域的預定海拔高度處的風速。這里，所述預定海拔高度為所述至少一個海拔高度之一。應該理解，這里的風速包括風速的大小和方向。

風速檢測單元420可以通過各種方式來檢測上述風速。例如，風速檢測單元420可以通過在該預定測風區(qū)域設置風速計檢測在預定海拔高度處的風速、通過在風電機組上安裝激光測風雷達來檢測預定測風區(qū)域的預定海拔高度處的風速。

優(yōu)選地，所述預定測風區(qū)域處于所述預定風電機組的上風側。應該理解，這里上風側是指與當前風向垂直并且經(jīng)過所述預定風機組的直線的來流的一側。更優(yōu)選地，所述預定測風區(qū)域為所述預定風電機組前方(即，槳葉當前面向的方向)的測風區(qū)域。

流體氣動數(shù)據(jù)檢測單元430根據(jù)預先確定的關系，確定與檢測的風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

在所述關系由預定數(shù)據(jù)庫體現(xiàn)的情況下，由于所述預定數(shù)據(jù)庫存儲有在所述預定測風區(qū)域處在所述預定海拔高度的多個風速、與每個測風區(qū)域處的每個風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)，因此流體氣動數(shù)據(jù)檢測單元430從所述預定數(shù)據(jù)庫提取出與檢測的風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

所述預定測風區(qū)域為所述至少一個測風區(qū)域中的一個或多個測風區(qū)域。當所述預定測風區(qū)域為多個測風區(qū)域時，流體氣動數(shù)據(jù)檢測單元430可從所述預定數(shù)據(jù)庫提取出與在每個測風區(qū)域檢測的風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)，然后獲取提取的流體氣動數(shù)據(jù)的均值或最大值或進行其他處理后的結果作為最終的結果。

下面詳細描述預檢測單元410獲得預定數(shù)據(jù)庫中的不同測風區(qū)域處的各個海拔高度處的不同風速下在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)的處理。

預檢測單元410需要針對每個測風區(qū)域來預先獲得在至少一個海拔高度處的不同風速以及與不同風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

對于任一測風區(qū)域，預檢測單元410需要建立對應的大渦模擬模型，來獲取在該任一測風區(qū)域的至少一個海拔高度的不同風速以及與不同風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

具體地說，預檢測單元410首先獲取所述任一測風區(qū)域處的關于風速和海拔高度的函數(shù)。換言之，需要獲得在該任一測風區(qū)域處的地理狀況對不同海拔高度處的風速的影響情況。

關于風速和海拔高度的函數(shù)可以為下面函數(shù)中的一個：風速與海拔高度之間的關系函數(shù)、風速、風的摩擦速度、海拔高度之間的關系函數(shù)、風速、海拔高度與大氣熱穩(wěn)定度之間的關系函數(shù)。

隨后，預檢測單元410以獲取的函數(shù)作為入口邊界條件，建立大渦模擬模型。

然后，預檢測單元410使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)。

在使用建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)時，以所述任一海拔高度和所述任一風速作為大渦模擬模型的初始邊界條件。在大渦模擬模型被設置了初始邊界條件之后，預檢測單元410可根據(jù)測點的坐標來獲得測點處的流體氣動數(shù)據(jù)。

在此情況下，預檢測單元410可根據(jù)所述預定風電機組上的預定位置的坐標，通過建立的大渦模擬模型確定與所述任一風速對應的在所述預定位置處的流體氣動數(shù)據(jù)。例如，所述預定位置可為槳葉和/或塔筒上的至少一個位置。應該理解，所述預定位置不限于此，可以為風電機組上的希望獲得流體氣動數(shù)據(jù)的任何位置。

預檢測單元410可通過大渦模擬模型直接獲得所述預定位置處的風速和/或湍流強度。此外，預檢測單元410還可進一步根據(jù)獲得的流體氣動數(shù)據(jù)中的風速確定所述預定位置處的入流角

為了建立對應于任一測風區(qū)域的大渦模擬模型，預檢測單元410首先對包括所述預定風電機組和所述預定測風區(qū)域的預定范圍內(nèi)的地形建立三維模型。也就是說，將所述預定范圍內(nèi)的地形的三維形態(tài)進行數(shù)據(jù)化，以便進行后續(xù)的建模。

隨后，預檢測單元410對建立的三維模型進行網(wǎng)格劃分。在一個優(yōu)選實施例中，進一步考慮實際地形的崎嶇程度，在對建立的三維模型進行網(wǎng)格劃分時，實際地理位置越崎嶇的地方，網(wǎng)格越密集。

然后，預檢測單元410設置入口邊界條件和湍流模型。這里，入口邊界條件為上面確定的函數(shù)。與使用風速與海拔高度之間的關系函數(shù)作為入口邊界條件相比，使用風速、風的摩擦速度、海拔高度之間的關系函數(shù)作為入口邊界條件進一步考慮了地表粗糙度的影響，最終得到的流體氣動數(shù)據(jù)會更為準確。與使用風速、風的摩擦速度、海拔高度之間的關系函數(shù)作為入口邊界條件相比，使用風速、海拔高度與大氣熱穩(wěn)定度作為入口邊界條件，可以在不同的氣流環(huán)境下得到更可靠的流體氣動數(shù)據(jù)。湍流模型可使用用于進行大渦模擬的各種湍流模型，本發(fā)明不進行限制。

隨后，預檢測單元410利用網(wǎng)格劃分后的三維模型以及設置的入口邊界條件和湍流模型來建立大渦模擬模型。

在一個優(yōu)選實施例中，在建立大渦模擬模型時還可進一步考慮設置壁面函數(shù)，以對一些復雜地形(例如，山區(qū))進行更準確地建模。所述壁面函數(shù)可以為上面提到的式(1)。

根據(jù)本發(fā)明的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法和設備，可以在來流到達風電機組之前確定出風電機組處的流體氣動數(shù)據(jù)，從而可以提前獲知來流對風電機組的影響。此外，根據(jù)本發(fā)明的檢測風電機組的流體氣動數(shù)據(jù)的方法和設備，在不需要在風電機組上安裝專門用于檢測流體氣動數(shù)據(jù)的傳感器的情況下，可以根據(jù)需要獲得風電機組上的期望位置的流體氣動數(shù)據(jù)，并且可以獲得更細粒度的流體氣動數(shù)據(jù)，從而能夠以較低的成本獲得更多位置的流體氣動數(shù)據(jù)。

此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的上述方法可以被實現(xiàn)為計算機可讀介質(zhì)上的計算機程序，從而當運行該程序時，實現(xiàn)上述方法。

此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的上述設備中的各個單元可被實現(xiàn)硬件組件或軟件模塊。此外，本領域技術人員可根據(jù)限定的各個單元所執(zhí)行的處理，通過例如使用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)或處理器來實現(xiàn)各個硬件組件，可以通過編程技術來實現(xiàn)各個軟件模塊。

盡管已經(jīng)參照其示例性實施例具體顯示和描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員應該理解，在不脫離權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進行形式和細節(jié)上的各種改變。