风切变与湍流强度实测分析

📚 共计 30 章节

风切变与湍流概述

定义、分类（水平/垂直风切变）、对飞行安全的影响、实测意义。

大气边界层基础

边界层结构、近地层与Ekman层、地表粗糙度与稳定度。

风切变探测技术

风廓线雷达、声雷达（SODAR）、激光雷达（LIDAR）、气象塔。

湍流强度定义与计算

湍流强度公式（I = σ/U）、脉动风速标准差、平均风速计算。

湍流谱分析

Kolmogorov -5/3 定律、von Kármán 谱、Kaimal 谱模型。

实测数据预处理

野点剔除、趋势去除、去噪滤波（低通/带通）、数据重采样。

风切变强度量化

风切变指数（α）、风切变梯度、Richardson数（Ri）计算。

指数稳定度

湍流积分尺度

定义、计算方法（自相关函数法）、空间与时间尺度转换。

湍流各向异性分析

雷诺应力张量、各向异性张量、Lumley三角形。

实测案例：平坦地形

平坦地形风切变与湍流特征分析（以某风电场为例）。

实测案例：复杂地形

复杂地形（山地/丘陵）风切变与湍流特征对比。

实测案例：海陆交界

海岸/海陆交界处风切变与湍流日变化规律。

海岸日变化

实测案例：极端天气

台风/强对流天气下的极端风切变与湍流特征。

实测案例：城市冠层

城市冠层风切变与湍流特征（城市边界层）。

城市边界层

风切变预警阈值

ICAO/FAA标准、低空风切变告警系统（LLWAS）。

湍流强度等级划分

IEC 61400-1标准（A/B/C类）、EDR（涡流耗散率）。

风切变对风机载荷影响

叶轮面等效风切变、疲劳载荷计算、Moment法。

湍流对风机功率影响

功率曲线修正、湍流强度与Cp关系、实测验证。

风切变与湍流相关性

Pearson/Spearman相关系数、互相关函数。

统计特征分析

概率密度分布（Weibull/Rayleigh）、偏度、峰度、湍流强度分布拟合。

时间序列分析

自相关函数（ACF）、偏自相关函数（PACF）、平稳性检验（ADF）。

快速傅里叶变换（FFT）、功率谱密度（PSD）、谱隙与惯性子区。

小波分析应用

连续小波变换（CWT）、时频局部化特征、湍流事件检测。

机器学习应用

基于LSTM的风切变预测、CNN识别湍流模式、随机森林特征重要性。

风切变与湍流建模

对数风廓线、指数风廓线、Monin-Obukhov相似理论。

实测系统搭建

传感器选型（超声风速仪/螺旋桨风速计）、数据采集系统（DAQ）、采样频率设定。

数据质量控制

一致性检查、时间同步、缺失值插补（线性/样条）、数据标记。

可视化分析

风玫瑰图、湍流强度散点图、风切变廓线图、Hovmöller图。

绘图可视化

报告撰写规范

实测报告结构、关键参数表格、不确定性分析、结论与建议。

综合实战项目

从数据采集到分析报告全流程演练（给定数据集）。

实战全流程