风能气象学PDF电子书下载

第1章 内容介绍 1

1.1 本书讨论的范围 1

1.2 现存文献的总览 2

1.3 风力发电的历史 2

1.4 风力发电的潜力 3

1.5 风力发电的现状 4

1.6 本书的结构 5

参考文献 6

第2章 风况 7

2.1 全球循环 7

2.2 驱动力 8

2.2.1 静力方程 8

2.2.2 风的动量收支方程 9

2.3 地转风和梯度风 11

2.4 热成风 12

2.5 边界层的风 13

2.6 雷暴阵风和龙卷风 14

2.7 空气密度 14

参考文献 16

第3章 平原地形上的垂直轮廓 17

3.1 表面层（Prandtl层） 19

3.1.1 对数风轮廓 21

3.1.2 指数风轮廓 25

3.1.3 对数法则与指数法则对比 25

3.1.4 大风速下时的垂直风轮廓 31

3.2 表面层之上的轮廓线法则 31

3.2.1 艾克曼层方程 31

3.2.2 艾克曼层内的惯性震荡 32

3.2.3 艾克曼层内的垂直风轮廓 33

3.2.4 边界层内风轮廓线的统一描述 33

3.3 频谱 37

3.4 风轮廓的日变化 39

3.4.1 威布尔参数的垂直轮廓 40

3.4.2 低空射流 42

3.5 内部边界层 46

3.6 森林之上的风和湍流轮廓 49

3.7 城镇里的风 50

3.7.1 城镇边界层的特点 50

3.7.2 风和湍流的垂直轮廓线 52

3.7.3 城市冠层的空间流现象 55

3.8 平原地形总结 55

参考文献 56

第4章 复杂地形的风 60

4.1 复杂地形上的边界层特征 60

4.1.1 山风和谷风 61

4.1.2 重力风 64

4.2 孤山上的风轮廓 64

4.2.1 位势流 64

4.2.2 位势流的修正：内层的附加项 66

4.2.3 位势流的修正：考虑热稳定性 69

4.2.4 山上的威布尔参数 69

4.3 悬崖上的风轮廓 70

4.4 频谱 73

4.5 日变化 73

4.6 复杂地形总结 73

参考文献 74

第5章 海洋风 76

5.1 海洋边界层的特征 76

5.1.1 海洋表面粗糙度和拖曳系数 77

5.1.2 风浪区和与稳定性相关的波浪形成 80

5.1.3 极端浪高 85

5.1.4 波龄 86

5.1.5 水汽垂直轮廓的影响 87

5.1.6 年波动和日波动 88

5.2 垂直轮廓 88

5.3 极端风速 91

5.4 湍流 92

5.4.1 湍流强度 92

5.4.2 风速方差 96

5.4.3 湍流长度尺度和倾角 98

5.4.4 阵风事件 99

5.5 威布尔参数 102

5.6 海岸效应 103

5.6.1 海陆风 104

5.6.2 低空急流 105

5.7 海洋边界层总结 105

参考文献 106

第6章 风场物理 109

6.1 风力发电机尾流 109

6.2 风场平均风速分析模型 111

6.3 风场尾流分析模型 117

6.4 分析模型对FINO1稳定性数据的应用 119

6.5 龙卷风袭击风场的风险 121

6.6 风场总结 121

参考文献 122

第7章 展望 125

7.1 风力发电机的尺寸 125

7.2 海上风电场的大小 125

7.3 其他风能转换技术 126

7.4 评估风条件的新型测量和模型工具 126

7.5 风资源和气候变化 126

7.6 大规模风能提取对天气和气候的反馈 127

参考文献 128

附录 129

附录A 统计工具 129

A.1 时间序列分析 129

A.2 平均风速频谱和威布尔分布 133

A.3 极端平均风速和Gumble分布 137

A.4 极大阵风 138

A.5 阵风持续时间和阵风内的风加速 139

A.6 湍流元素的大小 140

附录B 边界层结构和高度的遥感 141

B.1 声学检测方法 143

B.1.1 回声接收法 143

B.1.2 水平风速法 143

B.1.3 垂直风方差法 143

B.1.4 加强回声接收法 144

B.2 光学探测法 145

B.2.1 阈值法 145

B.2.2 梯度法或微分法 146

B.2.3 理想化背散射法 147

B.2.4 小波法 147

B.2.5 方差法 148

B.3 RASS 148

B.3.1 两种不同RASS的结合使用 148

B.3.2 应用RASS的进一步算法 149

B.4 应用多个仪器的其他算法 149

B.4.1 SODAR和剖风仪结合使用 149

B.4.2 SODAR和云高计结合使用 149

参考文献 150