[发明专利]各向异性大气湍流场数值模拟方法

权利要求书

1.一种各向异性大气湍流场数值模拟方法，其特征在于，所述的各向异性大气湍流场数值模拟方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)分析大气湍流场入口平面各点间随机风速相关性，并生成随机风速相关矩阵的S1阶段：

(2)根据步骤(1)得到的大气湍流场入口平面随机风速相关矩阵，生成大气湍流场仿真区域激励数据的S2阶段：

方法是：步骤(1)得到的风速相关矩阵反映了大气湍流场入口平面各点间随机风速相关性，根据此相关性，利用标准正态分布随机向量生成各个时刻的随机风速矢量，再叠加上各点的平均风速，即产生大气湍流场入口平面上各点各个时刻的风速数据，并顺序地形成大气湍流场仿真区域的输入风场，并将输入风场数据作为大气湍流场仿真区域激励数据；

(3)通过对大气湍流场尺寸、边界以及障碍物进行设置，形成大气湍流场仿真区域的S3阶段：

方法是：利用CFD软件对湍流场仿真区域的尺寸、边界条件进行设置，并借鉴风洞方法，在仿真区域底部设置若干个尖劈和若干个粗糙元作为障碍物，进而形成大气湍流场仿真区域；

(4)将步骤(2)生成的大气湍流场仿真区域激励数据送入步骤(3)形成的大气湍流场仿真区域，动态进行各向异性大气湍流场数值模拟的S4阶段。

2.根据权利要求1所述的大气湍流场数值模拟方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的分析大气湍流场入口平面各点间随机风速相关性，并生成随机风速相关矩阵的方法是：将大气湍流场入口平面进行离散化，得到有限离散点；在不考虑平均风速的条件下，入口平面上各离散点的随机风速呈现出各向同性的特点，基于Von Karman模型中的横向相关性及纵向相关性，生成大气湍流场入口平面上各点间随机风速相关矩阵。

3.根据权利要求1所述的大气湍流场数值模拟方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的将步骤(2)生成的大气湍流场仿真区域激励数据送入步骤(3)形成的大气湍流场仿真区域，动态进行各向异性大气湍流场数值模拟的方法是：将步骤(2)生成的大气湍流场仿真区域激励数据输入步骤(3)设置形成的大气湍流场仿真区域，利用CFD软件对已生成的风速数据再次进行优化处理，从而实现具有各向异性特征的大气湍流场数值模拟。