数值模拟边界条件

准确的边界条件设置能有效减少网格划分并提高模拟精度。入口边界条件为（Ramponi, 2012;Richards, 2011）：

式中，和分别是平均风速和湍流强度的参考高度，是参考高度的平均风速，是参考高度的湍流强度，和是指数律系数，是介于0.5和1.5之间的常数，是卡门常数。

本例的参数取自于风洞试验，包括：=0.35 m，=0.01 m，=3.874 m/s，=0.14，=0.15，=-0.15，=1.0，=0.42，=0.037 mm，=0.1770 m/s.

地面为无滑移固壁，壁面函数采用标准壁面函数。沙地粗糙高度和粗糙常数由下式确定：

式中，=0.874。

出口为自由出流（Outflow），顶部和两侧为对称边界（Symmtry）。

同时，对空风场进行了数值模拟，以测试边界层风剖面发展。整个区域划分为100 (x) × 40 (y) × 60 (z)共24万个单元，对比模型中心位置和入口的平均风剖面、湍动能剖面和湍动能耗散率剖面，如图5.7。结果表明，边界层风剖面吻合很好，仅近地面一定高度范围内的湍动能有一定耗散。

需要注意的是，风洞试验的地面粗糙高度和目标区域的不同。当观测高度或网格最低高度在粗糙子层内时，忽略壁面粗糙度影响会导致对风速结果最大仅有7%的低估（Physick, 1995）。因此，该数值模拟结果仍适用于实际山地风电场微观选址。

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