水平风加速度廓线分析

地形的起伏对风廓线的影响，基本上可以由在Aslervein山项目^[90]清晰地展示出来。Askervein山项目是国际合作的关于风能转化系统的研发项目。Askervein山海拔为116m，位于苏格兰South Uist岛的西海岸（北纬57°11′，西经7°22′），地形如图2-8所示。

图2-8 Askervein山的地形（图中粗短线代表测风塔的排布）^[4]

该项目于1982年和1983年展开了现场测试，建设了50多座测风塔，目的之一是为各种风流模型的验证提供准确和全面的数据支持^[10]。

图2-8中，测风塔沿着风向呈直线排布，测风高度均为10m。地形导致的风速加速定义为

式中 u₂和u₁——山顶上和沿着风向某点的同一高度的平均风速。(www.xing528.com)

Askervein山项目10m高处的地形加速效应的水平风加速廓线如图2-9所示。图中对比了风洞实验数据^[13]、实测数据^[15]、二维模型、三维模型和理论模型模拟结果^[14]。对比结果显示，迎风坡各模型的结果非常接近，但背风坡的结果存在明显差别。只有三维模型较好地预测了背风坡的气流行为，但是对山顶的情况的模拟结果却更差^[12]。推测认为，这是由于附近的山体，导致背风坡的脱流是三维的^[13]。如果模型中不包含附近的山体，三维模型并不能预测到Askervein山背风坡的脱流现象。实际上，风力发电机的机位一般位于山顶，不会位于山坡或山脚下，所以三维模型在这种情况下的可能并不理想。

图2-9还有一些值得注意的特征^[4]：

1）与未受山体干扰的上风向风速相比，山顶的风加速达到80%；

2）与未受山体干扰的上风向风速相比，山体前面和背风坡的负风加速（风减速）为20%～40%。

图2-9 Askerveins山10m高处的地形加速效应的水平风加速廓线^[12]（空心方块为风洞实验数据^[13]，实心方块为实测数据^[15]，实线为三维数值模型模拟结果， 点线为二维模型模拟结果，虚线为理论模型模拟结果^[14]）