[发明专利]建成建筑环境下大气边界层风场特性的反演方法和系统

权利要求书

1.一种建成建筑环境下大气边界层风场特性的反演方法，其特征在于，所述方法包括：

根据激光雷达实测风场，获得建成建筑风向上游的实测粗糙度指数α_A；

根据规范分析场地特征，设定场地粗糙度指数初值为α_B；

基于场地粗糙度指数α_B确定计算流体动力学数值风洞模型中入口边界条件并进行数值模拟仿真，得到实测位置处的风剖面；

根据所述风剖面，通过数值拟合，得到实测位置处的粗糙度指数α_C；

根据所述实测粗糙度指数α_A和所述粗糙度指数α_C的差异，调整所述α_B的值进行迭代计算，直至所述α_A和所述α_C之间的差异值小于精度控制指标，最终得到的场地粗糙度指数α_B及其对应的风剖面即为反演得到的所研究建成建筑位置处的风场特性。

2.根据权利要求1所述的反演方法，其特征在于，所述根据所述实测粗糙度指数α_A和所述粗糙度指数α_C的差异，调整所述α_B的值进行迭代计算，直至所述α_A和所述α_C的值小于精度控制指标，最终得到的场地粗糙度指数α_B及其对应的风剖面即为反演得到的所研究建成建筑位置处的风场特性，具体包括：

若|α_A-α_C|＞β，则：

α_B＝α_B+γ(α_A-α_C)；

基于调整后的场地粗糙度指数α_B确定计算流体动力学数值风洞模型中入口边界条件并进行数值模拟仿真，得到实测位置处的风剖面；

根据所述风剖面，通过数值拟合，得到实测位置处的粗糙度指数α_C；

返回若|α_A-α_C|＞β，并继续执行后续操作；

其中，β为精度控制指标，γ为迭代步长系数；

否则：

输出场地粗糙度指数α_B及其对应的风剖面。

3.根据权利要求1所述的反演方法，其特征在于，所述风剖面包括平均风速和湍流度剖面；

所述基于场地粗糙度指数α_B确定计算流体动力学数值风洞模型中入口边界条件并进行数值模拟仿真，得到实测位置处的风剖面，具体包括：

基于指数律模型，采用如下公式定义计算流体动力学数值风洞模型中的入口边界条件：

其中：

u——水平平均风速，单位m/s；

k——湍动能，单位m²/s²；

ω——湍流频率，单位1/s；

ε——湍动能耗散率，单位m³/s²；

z——离地高度，单位m；

z_r——参考高度，单位m；

u_r——参考高度处的水平平均风速，单位m/s；

l_s——无量纲模型缩尺比，l_s＝l_f/l_m；

α_i——地面粗糙度指数；

C_μ——湍流模型参数，取0.04；

D₁、D₂——常数；

设定场地粗糙度指数为α_B，根据所述计算流体动力学数值风洞模型进行数值模拟仿真，得到实测位置处的平均风速和湍流度剖面。

4.根据权利要求1-3任一项所述所述的反演方法，其特征在于，所述计算流体动力学数值风洞模型，具体包括：

所述计算流体动力学数值风洞模型包括但不限于以下关键部分：目标建筑、实测位置至目标建筑范围的周边建筑、合理的计算域及网格划分、合适的湍流模型和模拟平衡态大气边界层的数值风洞入口边界条件数学模型。