[发明专利]微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法

说明书

本发明提供了一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法，其中，该方法包括如下步骤：确定连续山峰中每座山峰的形状；在每座山峰的上方设置多个风速监测点，进行风场仿真分析，确定各风速监测点处的风速；根据各风速监测点处的风速，依次确定相邻两座山峰之间风速剖面的相似系数；当相似系数小于等于收敛容差时，将相邻两座山峰中前一座山峰及之前各山峰在连续山峰排布方向上的距离之和确定为外围流场长度。本发明中，能便于进行风场仿真分析，有利于计算机的计算，能够有效地提高了外围流场长度计算的准确度，进而保证了风场仿真分析结果的准确性，不仅适用于简单地形，还适用于复杂地形。

技术领域

本发明涉及输配电设备防灾减灾技术领域，具体而言，涉及一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法。

背景技术

随着计算机软硬件计算能力的不断提高，借助流体仿真分析来获取微地形区域风场特性的应用越来越易于实现。在进行流体仿真分析中，由于无法获知微地形区域入流边界处的真实剖面，所以，通常假定无穷远处的来流风速剖面服从A～D类地貌下采用幂指数率方式获得的风速剖面曲线。风经过若干座山峰后，风速剖面基本稳定，此时风场为稳定的风场，这样微地形区域得到的风场仿真分析的结果才更加准确，因此，需要确定外围流场的长度，以使经过外围流场后得到稳定的风场。一般而言，外围流场越长越好，这样一来，在进行风场仿真分析时，制作出的模拟外围流场的网格增多，而计算机的硬件资源有限，网格增多会导致计算机计算不准确，甚至无法计算，影响了仿真分析的结果。而通常情况下，确定外围流场长度的方法是根据相关流体的结论来确定，但是对于复杂地形无法适用。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法，旨在解决现有的确定外围流场长度的方法易出现计算不准确和复杂地形无法适用的问题。

本发明提出了一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法，该方法包括如下步骤：确定连续山峰中每座山峰的形状；在每座山峰的上方设置多个风速监测点，进行风场仿真分析，确定各风速监测点处的风速；根据各风速监测点处的风速，依次确定相邻两座山峰之间风速剖面的相似系数；当相似系数小于等于收敛容差时，将相邻两座山峰中前一座山峰及之前各山峰在连续山峰排布方向上的距离之和确定为外围流场长度。

进一步地，上述微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法中，确定连续山峰中每座山峰的形状的步骤进一步包括：确定连续山峰中山峰的数量n；建立每座山峰形状的模型，并设定每座山峰的高度H和位于每座山峰高度一半且靠近山峰起始点的位置与起始点在连续山峰排布方向上的距离L_h。

进一步地，上述微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法中，每座山峰形状的模型均为正弦函数模型。

进一步地，上述微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法中，在每座山峰的上方设置多个风速监测点，进行风场仿真分析，确定各风速监测点处的风速的步骤进一步包括：根据连续山峰中山峰的数量n、每座山峰的高度H以及位于每座山峰高度一半且靠近山峰起始点的位置与起始点在连续山峰排布方向上的距离L_h确定计算域；在计算域内进行网格划分；在每座山峰峰顶及峰顶上方的预设高度内设置多个风速监测点，并且，每座山峰的各风速监测点设置的相对位置均相同；设定湍流模型、湍流强度、入流风剖面形状和起始山峰山脚处入流风速，进行风场仿真分析，确定各风速监测点处的风速。

进一步地，上述微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定方法中，根据连续山峰中山峰的数量n、每座山峰的高度H以及所述位于每座山峰高度一半且靠近所述山峰起始点的位置与所述起始点在连续山峰排布方向上的距离L_h确定计算域的步骤中，计算域为长方体计算域，计算域的长度大于等于8nL_h，计算域的宽度大于等于4L_h，计算域的高度大于等于2H。