[发明专利]一种山区地貌下强风三维脉动风场综合模拟方法

权利要求书

1.一种山区地貌下强风脉动三维风场综合模拟方法，其包括以下步骤：

A.根据工程需求，在GoogleEarth二次开发的GoodyGIS系统中设置高程点采集的数量、精度及范围，导出目标山区数据提取点的经纬度及高度坐标；

B.将上述提取点的经纬度换算得到满足精度要求的平面坐标，最终形成点云文件；

C.将步骤B形成的点云文件导入到Imageware软件中，使用“由点去构造自由曲面”的功能生成目标山区的地貌曲面模型；

D.将步骤C中形成的地貌曲面模型导入到Fluent的前处理软件GAMBIT中，完成CFD计算所需的建模、网格划分和定义边界条件；

E.使用RSM模型计算各个提取点的雷诺应力分量值，对风功率谱和点相干函数进行修正，得出山区地貌下更加真实合理的同点异向的风谱矩阵，修正后的风谱矩阵包括自功率谱和互功率谱；

F.构造得到提取点处的考虑同点异向的三维脉动风场模拟公式，并引入了快速傅里叶变换技术。

2.根据权利要求1所述的山区地貌下强风脉动三维风场综合模拟方法，其特征在于，步骤E中，当山区地貌条件变化过于复杂，难以生成满足RSM模型计算需求的网格时，使用对网格质量要求相对较低的k-ε湍流模型，得到由湍动能k求解各个雷诺应力分量值的计算公式。

3.根据权利要求2所述的山区地貌下强风脉动三维风场综合模拟方法，其特征在于，三个对角雷诺应力分量值的计算公式为：

式中，i为u、v或w；

其中，

αv=αvσu=1-0.22cos4(π2zH)]]>

αw=αwσu=1-0.45cos4(π2zH)]]>

α_u＝1，

上式中，σ_u、σ_v和σ_w分别代表顺风向、横风向和竖风向脉动风速分量的均方根，z为三维脉动风场模拟目标点的高度，H为大气边界层的梯度风高度。

4.根据权利要求3所述的山区地貌下强风脉动三维风场综合模拟方法，其特征在于，

对于非对角的雷诺应力分量值，由于顺风向和横风向、横风向和竖风向之间几乎没有相关性，τ_uv和τ_vw的值极小，忽略不计；雷诺应力分量τ_uw的估算公式:其中，u_*为摩擦风速，u_*的计算公式为：u_*＝U₁₀/[2.5ln(10/z₀)]，U₁₀为10m高度处的平均风速，z₀为粗糙度长度。