Evaluation of wind simulation models using a climatology approach

Abstract

A capacidade de prever o comportamento do vento através de aplicações de computador, CFD, é fundamental para o desenvolvimento do setor energético e para a prevenção de riscos ambientais. Embora existam modelos que preveem o comportamento do vento de forma confiável, fluxos em torno de topografias complexas permanecem um desafio. O objetivo principal deste trabalho é avaliar o desempenho dos modelos numéricos implementados no software WindStation quando aplicados em terrenos complexos. A avaliação foi realizada comparando os resultados numéricos com os dados das medições do vento usando uma abordagem climatológica. Os dados de vento foram fornecidos pelas estações meteorológicas do IPMA, CIM Coimbra e CIM Viseu na região centro de Portugal e foram medidos a 10 metros de altura. As discrepâncias entre os resultados previstos e os dados das medições foram significativas. Estas discrepâncias pode ser um resultado da utilização de um grande domínio de cálculo e consequente incapacidade de refinar adequadamente a malha, e à falta de medições em altitudes mais elevadas. Este último foi confirmado com uma melhoria dos resultados ao incluir dados de vento de uma estação meteorológica localizada perto do topo de uma montanha. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The ability to predict the wind’s behaviour through computer applications, CFDs, is fundamental to the development of the energy sector and to the prevention of environmental hazards. Although there are models that predict the wind’s behaviour reliably, flows around complex topographies remain a challenge. The main objective of this work is to evaluate the performance of the numerical models implemented in the software WindStation when applied to complex terrain. The evaluation was performed by comparing the numeric results with the measured wind data using a climatology approach. The wind data was provided by meteorological stations from IPMA, CIM Coimbra, and CIM Viseu in the central region of Portugal, and was measured at 10 meters high. Discrepancies between the predicted results and the measured data were significant. These disparities can be a consequence of the use of a large calculation domain and subsequent inability to refine the mesh properly, and of the absence of measurements at higher altitudes. The latter was confirmed with the improvement of the results when including wind data from a meteorological station located near the top of a mountain. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------