复杂地形下激光雷达测风误差的修正

作     者：李军 胡非 Li Jun Hu Fei

作者机构：中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 

出 版 物：《可再生能源》 (Renewable Energy Resources)

年 卷 期：2017年第35卷第5期

页      面：727-733页

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 080704[工学-流体机械及工程] 07[理学] 070601[理学-气象学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金面上基金项目(11472272) 国家自然科学基金面上基金项目(41675010) 

主　　题：激光雷达 计算流体力学 复杂地形 风场 

摘      要：激光测风雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)在大气边界层观测试验中的应用越来越广泛。测风精度对风资源评估非常重要。复杂地形流场的非均匀性导致激光测风雷达测风的误差,可能对相关的工程应用造成系统风险。文章给出了基于流体模型修正LiDAR测风误差的算法,并利用德国Fraunhofer IWES测试站同期LiDAR和风杯观测数据验证了算法的有效性。研究发现:(1)80 m高度各风向LiDAR的实测误差为-5.0%~2.5%,平均为1.2%;(2)稳态雷诺平均计算流体力学软件Greenwich CFD可用来修正复杂地形下LiDAR的观测误差,估算的分风向LiDAR测风误差和实测的LiDAR测风误差趋势是一致的,且模拟表明,Cosine型的误差形状与场址地形特征直接相关;(3)线性流体模型WAs P不能有效刻画坡度超过15°地形的流场特征,基于WAs P的复杂地形LiDAR测风误差修正是不可靠的。