基于无人机的复杂地貌上空风场实测研究

吴红华, 张 亮, 冯 豪, 胡昊辉, 李正农

湖南大学 建筑安全与节能教育部重点实验室, 长沙 410082

0 引 言

自然界中，近地风在其行程中会遇到不同的地形地貌，随着地形和地表粗糙度的变化，风场变化也不尽一致[1]，目前对于近地风特性的研究主要是风场沿高度方向的梯度分布和风剖面研究，而对地形地貌影响下风场的平面分布特征研究较少，并且多集中于风电领域。陈爱等[2]简化三维分析模型，用数值模拟方法研究了复杂地形影响下不同来流风向时的风场分布，确定风力发电机的最佳安装位置。Ren等[3]在某6 km×6 km的试验场内设立10个固定测点，并结合CFD模拟和测点相关性，建立了风场预测模型，并将预测值与实测值进行对比，结果表明：弱相关测点预测效果较差。Palma等[4]采用线性与非线性方法研究马德拉岛东部海岸某区域风场特性，并与实测数据对比，得到了目标区域的风场参数，用以指导复杂地形环境下风资源评估。雷若冰等[5]对多个测风塔风速数据进行相关性分析，有效地描述了整个风电场群的风速分布。现有研究多基于数值模拟和多个测风塔之间数据相关性的算法研究，当测风塔相距较远时，对局部区域的风场情况难以全面掌握，有一定局限性。

传统的风场实测主要依靠固定式测风塔[6-7]和现场搭设可移动式测风桅杆[8-10]开展，但这类设备体积大、可移动性差，往往只能测量风场沿高度方向的梯度分布，测量平面风场难度较大。随着无人机技术的发展，利用小型无人机测风引起广泛关注。……