前言
风资源作为一种清洁的可再生资源在最近20年得到了长足发展。2019年，全国风电新增并网装机2574万千瓦，其中陆上风电新增装机2376万千瓦，海上风电新增装机198万千瓦，到2019年底，全国风电累计装机2.1亿千瓦，其中陆上风电累计装机2.04亿千瓦，海上风电累计装机593万千瓦，风电装机占全部发电装机的10.4%。2019年风力发电量4057亿千瓦时，首次突破4000亿千瓦时，占全国发电量的5.5%。我国已成为世界风力发电第一大国。
我国从风力发电大国向风力发电强国迈进，还有很多短板需要补足。其中最重要的一环就是风力发电机分析软件严重依赖进口的问题，国外软件开发商从中攫取了我国风电企业大量利润。随着中美贸易摩擦日益加剧，我国所使用的风力发电机设计软件面临着随时关停的危险。生于忧患，死于安乐，具有危机意识的风电企业已经着手自主知识产权分析软件的开发。目前，我国在分析软件方面长期依赖进口，对于知识高度集成的分析软件来说，短时间内补齐软件短板面临较大困难。在作者与国内一线风电企业的交流中，从管理层到技术层表达了对风力发电机分析计算理论体系的迫切需求，建议撰写一本有助于风电企业开发相关分析软件的书籍，这是作者编撰此书的出发点。
一方面，风力发电机作为一种柔性结构，对风荷载异常敏感；另一方面，风力发电机作为捕风发电装置，又需要布置在高风速区域，因此，风力发电面临着找风与抗风两个重要问题。对于找风问题，目前风资源微观评估的通行方法为设立测风塔结合计算流体力学computational fluid dynamics，简称CFD仿真。正如意大利学者Castellani所述：We could not install wind turbines in complex terrain without the aid of numerical models.对于抗风问题，牵扯结构风致动力响应计算，且随着风力发电机尺寸的进一步提升，流固耦合效应也将更加突出，CFD将是大型风力发电机设计分析的重要手段。
计算风工程computational wind engineering，简称CWE这一概念主要指利用计算仿真的手段开展风场、风荷载、风致结构动力响应的模拟研究。作者从2007年开始接触计算风工程，在十几年的时间中，利用计算仿真手段先后开展桥梁抗风、建筑抗风、建筑风环境、龙卷风模拟、风资源评估、风力发电机抗风与性能优化等研究，其中与风力发电相关的研究成果已成功运用到我国一线风电企业仿真分析平台。
全书共分八章。第一章绪论深入浅出地介绍了本书的基本内容与框架。第二章系统阐述了计算流体动力学的基本控制方程、离散方法、求解过程以及常用湍流模型。此后六章依次介绍了风力发电机叶片优化算法、风力发电机流固耦合仿真、风力发电机尾流模型与阵列优化、大气稳定度影响、风资源评估方法以及小型风力发电机应用。研究生樊贻成、胡一冉、涂元刚、李秋明、张冲、彭杰、曹益文、卢圣煜、樊双龙承担了本书初稿的撰写与图表的绘制工作，然后由刘震卿统一修改定稿，王艺泽校对全书。在内容编排上，本书注重陈述公认的成熟理论，也介绍了作者的研究成果与心得。收入本书的部分研究成果是作者在国家自然科学基金项目项目号：51978307中完成的。本书引用了大量国内外公开发表的文献资料，在引用时均有注明，在此一并感谢。
由于作者在风力发电方面的研究尚不全面，本书难以涵盖风力发电设计与分析计算的所有内容。随着作者研究深度与广度的拓展，后续版本将会予以丰富。因时间仓促，本书难免存在疏漏之处，恳请读者提出宝贵意见。
刘震卿
华中科技大学
2020年7月7日
購物車/收銀台(0) | 在線留言板
| 付款方式
| 運費計算
| 聯絡我們
| 幫助中心 |
加入書簽
HOME
新書上架
