شبيه‌ سازي باد در يك منطقه كوهستاني فوق پيچيده به روش پيش‌ بيني عددي هوا با دقت بسيار بالا و با استفاده از روش شبيه‌ سازي گردابه‌‌هاي بزرگ

Wind simulation in a complex terrain by numerical weather prediction method using large eddy simulation

پتانسيل‌‌ سنجي انرژي باد در مناطق كوهستاني با استفاده از روش پيش‌‌بيني هواي عددي مورد توجه محققان قرار گرفته‌است. در اين پژوهش به كمك اين روش، باد در مارتيني در كشور سوئيس شبيه‌‌سازي شده‌‌است. اين شبيه‌‌سازي داراي دقت افقي بسيار بالا (100متر) بوده كه امكان استفاده از روش شبيه‌‌سازي گردابه‌‌هاي بزرگ را فراهم مي‌كند. هدف از انجام اين پژوهش بررسي ميزان موفقيت مدل در شبيه‌‌سازي باد و اثر افزايش دقت عمودي و استفاده از دو مدل توربولانسي مقياس زير شبكه اسماگورينسكي و مدل انرژي جنبشي توربولانسي 1/5 بوده‌است. نتايج نشان مي‌‌دهد كه مدل به خوبي قادر به شبيه‌سازي باد در مقايسه با داده‌‌هاي دريافتي از ايستگاه‌‌هاي اندازه‌‌گيري بوده و الگوي روزانه باد را به خوبي توليد كرده‌است. در منطقه‌‌اي كه درون دره‌‌اي عريض و هموار قرار گرفته، دقت نتايج بسيار بالا بوده ولي در قله كوه‌‌ها خطاي اندازه سرعت باد زياد بوده‌است. در زمان وقوع بيشينه سرعت باد در قله كوه‌ها، با تغيير مدل توربولانسي مقياس زيرشبكه از اسماگورينسكي سه بعدي به مدل انرژي جنبشي توربولانسي 5/1، خطا از 22 به 17 متر بر ثانيه و سپس با كاهش ارتفاع عمودي سلول‌ها از 47 متر به 37 متر، خطا از 17 به 7 متر برثانيه كاهش يافته‌ است.

Researchers are interested in wind resource assessment studies for mountainous terrains using numerical weather prediction methods. In present study the wind over Martigny located in Switzerland has been simulated using weather research and forecasting model. Due to high resolution of the simulation (100 m), large eddy simulation is employed to perform turbulence modeling. The objective of this study is to assess the credibility of model in wind simulation and to examine the effect resolution and two different sub-grid scale turbulence models. The results reveal that model is able to properly generate the wind in comparison with the data obtained from wind measurement stations. The results also show a promising simulation for the region, located within a wide and flat valley. However, the discrepancies between the results and those obtained from the wind station are bold for regions at mountainous peaks. At the time at which the maximum wind speed occurs, it is found that the wind error decreases from 22m/s to 17m/s by changing the sub-grid scale model from Smagronisnky3D to turbulence kinetic energy 1.5 model. Also, the predicted wind speed declines from 17m/s to 7m/s by reducing the vertical size of the grid cells.