WindSim软件技术功能特点分析WindSim软件是由挪威WindSim公司研发，率先将CFD(计算流体力学)技术应用于风电机组优化布局中，是目前全球最专业、功能最强大的一款CFD风资源评估软件，也是目前全球风电行业市场占有率最大的CFD风资源评估软件。

WindSim5.0是当前最新版本，包含模块有：基础核心模块（即主软件）、多核应用模块、风电场优化模块、激光遥感数据修正模块。

其中基础核心模块主要功能有地图编辑,风场计算,风机和测风塔位置设定,测风塔位置优化,风机排布,计算风资源图,计算年发电量,3D可视化；多核应用模块分为双核/四核/无限制核三选一，主要功能是显著减仿真计算的时间，利用多核并行同时计算同一个扇区，或者同时计算不同的扇区，从而加快计算进程，更快地获得计算结果；风电场优化模块是在考虑IEC风机规范的前提下，自动获得当前风场的最佳布局，同时可以考虑费用和收入，根据场址的大小确定最优的风机数目和每台风机的位置，使风场的收益最大化；基于SODAR和LIDAR的遥感测量技术在风电领域受欢迎，而它在测量风速时做出的一些假设在山地条件下可能是错误的，利用WindSim的遥感数据修正模块可以改善这个不足，并修正测量数据。

我们将郑重承诺为购买WindSim软件的用户提供优质的售后服务。

下面就WindSim软件进行优势特点、外部实验证明、风电行业案例、增值售后服务几个方面进行分析：一、优势分析1、三维地形建立：WindSim能接收多种格式的地形文件，如.map、.xyz、.dxf、.wrg和.shp等，并且在新的WindSim版本中还将提供Global Mapper软件。

地形文件的挑战通常是如何获得高分辨率的数据，尤其是地形的粗糙度数据。

我们已经开发了一个“地形编辑器”，可以从Google Earth、Bing或类似的服务输入生成高分辨率的地形数据。

2、多块地形数据文件的拟合功能：在WindSim中，不同分辨率的等高线数据可以无缝的整合。

此外，在建立3D CFD 模型时，WindSim具有自动网格加密功能，该功能在加密区域要求高分辨率的地形数据，而其它区域则可采用分辨率较低的地形。

WindSim这一功能与不同分辨率的地形数据文件输入完全匹配。

并能为用户提供最佳的3D CFD模型。

3、对风电场区进行网格划分及应用CFD技术求解：WindSim提供了三种不同的求解器：孤立求解器、耦合求解器和并行求解器。

而别的CFD软件采用的求解器仅为耦合求解器，也就是Migal求解器。

单就求解器而言，WindSim提供了更多的选择。

WindSim使用户可以选择不同的求解器。

例如，采用孤立求解器，其计算速度比耦合求解器慢一些，但需要的内存也更少，并且计算也更稳定，这对于硬件资源不强，希望在笔记本或普通台式机上实现快速分析的客户具有重要的意义。

此外，WindSim还提供了restart选择，使用户能充分利用以前的计算结果。

4、边界条件生成功能：在网格和边界条件生成方面，WindSim不仅可以使用默认设置，而且还可以允许用户修改那些默认设置，而别的CFD软件把一些设置隐藏了，不允许用户去调节。

对于复杂地形的计算，默认设置不可能获得精准的计算结果。

因此，这也是在很多复杂计算中，WindSim表现远远优于别的CFD软件原因。

为每个风场自动建立最优模型的想法是每个CFD软件共同的目标。

但风场的自然条件千差万别，地形状况也各不相同，想通过自动设置获得最佳的计算模型是不可能的。

并且最近在丹麦进行的Bolund风场试验表明，即便是CFD专家采用相同的软件建立的模型，其计算结果也可能差异很大。

因此，在现实中自动建立最佳模型的想法只能是无根之木，无源之水。

WindSim软件的特点之一即在于允许用户根据现场的具体条件修改默认设置。

事实证明，在求解复杂地形时，经验丰富的用户获得的结果要远好于并没有太多经验的用户，这也是CFD作为一门复杂科学的体现，如果某个CFD软件对用户的使用经验没有要求的话，经验丰富者和初学者算出来的结果都一样，那么这个软件称不上科学分析工具。

让用户更好地利用WindSim是我们的主旨，这也是我们每年定期为客户提供基本和高级培训的原因。

5、网格计算数量：WindSim拥有32位和64位的版本，并提供并行版本。

WindSim有MCU(多核应用)模式，确保硬件资源可获得100%的利用。

网格数量方面，数年以前，WindSim用户就发表了1000万量级网格的成功应用。

而今天，采用并行版本，网格数量可达到1亿的量级。

6、 W indSim提供丰富的接口：WindSim的多核应用(MCP)和并行版本，不仅可利用多核计算同一个扇区，也可利用多核分别计算不同的扇区，至于文件接口，WindSim与广泛使用的数据格式一直是保持兼容的，如WAsP .wrg和.rsf文件等。

为避免采用非均匀网格产生的问题，WindSim还提供了差值生成均匀网格数据文件的工具。

这些都确保WindSim的结果可以为WAsP、windpro、WindFarmer所使用。

7、选择测风塔位置：关于测风位置的选择，WindSim只要有粗略的气象数据和当地的地形数据及粗糙度信息，经过简单的数值分析，就可以来定位测风塔，从而推荐测风塔的位置。

8、风机布置与气象数据综合（多测风塔处理）：WindSim可以综合利用多个测风塔信息，并能根据风资源图和AEP来校准，并且可考虑尾流的损失。

至于风机布局的重新选择，WindSim还可以很方便地实现多个风机布局的反复计算。

而且，WindSim不止于此，WindSim还提供Park Optimizer模块，可以在考虑IEC风机规范的前提下，自动获得当前风场的最佳布局。

这一功能是别的CFD软件所不具备的。

9、可以得到整个风电场区的所有风流情况及绘图：WindSim提供了三个结果处理模块。

其中，Results模块提供了风场计算的所有CFD 相关信息，Wind Resources模块提供了风资源信息，而Energy模块提供了发电量信息。

在以上几个模块中，2维和3维的风速、湍动能、湍流强度、压力、风的方向、入流角，风资源图、尾流效应、对WAsP格式的输出、AEP、密度修正、IEC规范等信息一应俱全。

结果对Windfarmer和Windpro输出的支持等也丝毫不差。

10、发电量及后评估工作：WindSim可以提供存在尾流损失或无尾流损失的功率信息。

如果用户提供的测风数据是时间序列，那么WindSim也能提供存在尾流损失或无尾流损失的功率的时间序列信息。

需要指出的是，WindSim提供了三种尾流效应计算模型，可以帮助用户更好更准确地评估尾流的效应。

此外，WindSim还开发了Actuator disc模型，将风机整体作为模型载入CFD计算中，这在风电场计算领域属于开创性的工作，对于offshore等应用具有深远的意义。

从技术层面上讲，WindSim对于尾流效应的模拟远超别的CFD软件。

11、三维可视化模块：WindSim的后处理功能十分优秀。

我们可以举出两个例子来证明1)所扫过区域的流动的细节信息可方便地提取出来2)不同参数的等值面可方便地显示和渲染。

我们采用了Ceetron公司的可视化技术，Ceetron公司是科学数据显示领域的专家，我们从1993年就与其展开了合作，他们公司有三个开发人员就在我们的办公室工作。

12、湍流模型：WindSim采用的是双方程模型，而别的CFD软件采用的单方程湍流模型。

单方程模型仍然采用了混合长度的理论，其混合长度由代数式给出。

目前，大部分工业应用中都采用双方程模型，这是因为双方程模型适用面更广，可靠程度、精确程度更高。

在Bolund 试验中，单方程模型的误差比双方程模型的误差大5%左右，这是全球公认的测试和模拟对比结果。

因而在湍流模型的选取方面，WindSim处于明显的优势。

13、热稳定性的处理WindSim和别的CFD软件在处理热稳定度的方法上也有很大的差异，我们的方法是建立一个完全耦合的模型，即我们引入了温度的输运方程，在动量方程中引入了浮力项，而在湍流方程中也加入了源项。

我们认为这种耦合对于复现复杂地形的热分层流的基本特性是必需的。

而别的CFD软件采用分级处理的方式，这种方法从理论角度而言就存在缺陷，精确度也难以保证。

14、尾流效应计算在尾流效应的计算方面，WindSim提供了多个尾流模型，某些依赖于“附加湍流强度”，而另外一些则不然。

而别的CFD软件则是单一的附加湍流强度修正模型，从而WindSim使用户具有更多的选择。

我们需要指出的是，目前的尾流效应的挑战是尾流-尾流、尾流-地形的相互作用的模拟。

在WindSim中，我们开发出了驱动盘(actuator disc)的模型来应对这种挑战，可以直接将风机加入CFD模型中进行计算，从而能更准确地分析尾流效应，这对于offshore 应用具有重要的意义。

这项技术也是WindSim独创的技术。

15、森林模型风电场计算采用的森林模型是在2005年由WindSim首先提出来的，为众多的研究结果所验证，并且得到了进一步的发展。

现在，该模型对于不同高度的森林可采用孔隙率、阻力项和湍流项等来描述。

而别的CFD软件中用户只能选择森林的类型等表观参数，对计算参数细节则全部隐藏，这使得用户对于森林模型的细节缺乏了解。

整体而言，WindSim具有以下5个其它软件难以比拟的技术优势：1.WindSim软件采用的双方程湍流模型精度更高，对复杂地形的的模拟更精确。

2.WindSim软件拥有独特的驱动盘(actuator disc)模型技术，首次将风机直接加入风场模拟，尾流效应计算更精确，对于海上(offshore)风电的模拟的精确性处于绝对领先。

3.WindSim软件软件提供孤立求解器、耦合求解器和并行求解器，在功能上完全涵盖了其它CFD软件。

在求解速度、收敛性上更有保证。

4.WindSim新开发了Park Optimizer模块，使用户能够在考虑IEC风机规范的前提下自动获得最优的风机布局设计5.此外，WindSim还提供了噪声计算、AEP密度修正等功能。

用以分析和演示模拟计算区域的噪声分布图，允许用户对风机局部的空气密度进行修正，以获取更准确的AEP值。

二、外部实验证明Bolund实验是由丹麦可持续能源国家实验室组织的一个针对各种风电资源分析软件进行对比和测试的现场实验。

其目的在于为验证复杂地形条件的流动计算模型提供公正和独立的数据库，该实验已成为各种风电流动模型精确度对比的标准。

世界各种风电软件都参加了这个现场的测试和对比。

下图是现场测试对比的结果。

从下图中可以看出，目前最流行的三种风电资源分析软件的差距，其中WAsP等传统分析工具采用Linearized方法，其平均误差为35%，而Meteodyn WT软件采用单方程RANS模型(RANS1 equ)，平均误差达到25%，而WindSim则采用双方程RANS模型(RANS 2 equ)，平均误差为20%，因此，计算精确度方面，WindSim在风资源评估软件中处于领先地位。