本發(fā)明涉及輸配電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件計(jì)算能力的不斷提高，借助流體仿真分析來獲取微地形區(qū)域風(fēng)場(chǎng)特性的應(yīng)用越來越易于實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行流體仿真分析中，由于無法獲知微地形區(qū)域入流邊界處的真實(shí)剖面，所以，通常假定無窮遠(yuǎn)處的來流風(fēng)速剖面服從a～d類地貌下采用冪指數(shù)率方式獲得的風(fēng)速剖面曲線。風(fēng)經(jīng)過若干座山峰后，風(fēng)速剖面基本穩(wěn)定，此時(shí)風(fēng)場(chǎng)為穩(wěn)定的風(fēng)場(chǎng)，這樣微地形區(qū)域得到的風(fēng)場(chǎng)仿真分析的結(jié)果才更加準(zhǔn)確，因此，需要確定外圍流場(chǎng)的長(zhǎng)度，以使經(jīng)過外圍流場(chǎng)后得到穩(wěn)定的風(fēng)場(chǎng)。一般而言，外圍流場(chǎng)越長(zhǎng)越好，這樣一來，在進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)仿真分析時(shí)，制作出的模擬外圍流場(chǎng)的網(wǎng)格增多，而計(jì)算機(jī)的硬件資源有限，網(wǎng)格增多會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)計(jì)算不準(zhǔn)確，甚至無法計(jì)算，影響了仿真分析的結(jié)果。而通常情況下，確定外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的方法是根據(jù)相關(guān)流體的結(jié)論來確定，但是對(duì)于復(fù)雜地形無法適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置，旨在解決現(xiàn)有的確定外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的方法易出現(xiàn)計(jì)算不準(zhǔn)確和復(fù)雜地形無法適用的問題。

本發(fā)明提出了一種微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置，該裝置包括：山峰形狀確定模塊，用于確定連續(xù)山峰中每座山峰的形狀；風(fēng)速確定模塊，用于通過風(fēng)場(chǎng)仿真分析確定每座山峰上方設(shè)置的多個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速；相似系數(shù)確定模塊，用于根據(jù)各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速，依次確定相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)；外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度確定模塊，用于當(dāng)相似系數(shù)小于等于收斂容差時(shí)，將相鄰兩座山峰中前一座山峰及之前各山峰在連續(xù)山峰排布方向上的距離之和確定為外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度。

進(jìn)一步地，上述微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，山峰形狀確定模塊包括：山峰數(shù)量確定子模塊，用于確定連續(xù)山峰中山峰的數(shù)量n；山峰形狀模型建立子模塊，用于建立每座山峰形狀的模型，并設(shè)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點(diǎn)的位置與起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離lh。

進(jìn)一步地，上述微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，每座山峰形狀的模型均為正弦函數(shù)模型。

進(jìn)一步地，上述微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，風(fēng)速確定模塊包括：計(jì)算域確定子模塊，用于根據(jù)連續(xù)山峰中山峰的數(shù)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點(diǎn)的位置與起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離lh確定計(jì)算域；網(wǎng)格劃分子模塊，用于在計(jì)算域內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置子模塊，用于在每座山峰峰頂及峰頂上方的預(yù)設(shè)高度內(nèi)設(shè)置多個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且，每座山峰的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的相對(duì)位置均相同；風(fēng)速計(jì)算子模塊，用于設(shè)定湍流模型、湍流強(qiáng)度、入流風(fēng)剖面形狀和起始山峰山腳處入流風(fēng)速，進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)仿真分析，確定各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速。

進(jìn)一步地，上述微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，計(jì)算域確定子模塊中，計(jì)算域?yàn)殚L(zhǎng)方體計(jì)算域，計(jì)算域的長(zhǎng)度大于等于8nlh，計(jì)算域的寬度大于等于4lh，計(jì)算域的高度大于等于2h。

進(jìn)一步地，上述微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置子模塊中，從每座山峰的峰頂至每座山峰上方的預(yù)設(shè)高度內(nèi)在每隔預(yù)設(shè)距離處設(shè)置風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，上述微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，相似系數(shù)確定模塊中，根據(jù)公式計(jì)算相鄰兩個(gè)山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||，式中，zj為每座山峰上方設(shè)置的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，nz為每座山峰上方設(shè)置的風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總數(shù)，ui+1(zj)為第i+1座山峰第zj個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速，ui(zj)為第i座山峰第zj個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速。

本發(fā)明中，通過確定連續(xù)山峰的形狀，便于進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)仿真分析，利于計(jì)算機(jī)的計(jì)算，確保了風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處風(fēng)速的準(zhǔn)確度，再通過計(jì)算相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)，并根據(jù)相似系數(shù)與收斂容差來確定非穩(wěn)定流場(chǎng)，進(jìn)而確定處于非穩(wěn)定流場(chǎng)的外圍流場(chǎng)的長(zhǎng)度，能夠有效地提高外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度計(jì)算的準(zhǔn)確度，進(jìn)而保證了風(fēng)場(chǎng)仿真分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，不僅適用于簡(jiǎn)單地形，還適用于復(fù)雜地形，解決了現(xiàn)有的確定外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的方法易出現(xiàn)計(jì)算不準(zhǔn)確和復(fù)雜地形無法適用的問題。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，山峰形狀確定模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，單座山峰的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，風(fēng)速確定模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置包括：山峰形狀確定模塊100、風(fēng)速確定模塊200、相似系數(shù)確定模塊300和外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度確定模塊400。

山峰形狀確定模塊100，用于確定連續(xù)山峰中每座山峰的形狀。

具體地，在進(jìn)行微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中，應(yīng)先確定多座山峰的數(shù)量，多座山峰依次連續(xù)布置，形成連綿的山脈，便于更好地進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)分析。連續(xù)山峰中各座山峰均是首尾依次相連，則連續(xù)山峰呈長(zhǎng)條狀。應(yīng)先確定連續(xù)山峰中山峰的總數(shù)量，并確定每座山峰的形狀。具體實(shí)施時(shí)，每座山峰中的形狀均為相同的，則只需確定其中一座山峰的形狀即可。

風(fēng)速確定模塊200，用于通過風(fēng)場(chǎng)仿真分析確定每座山峰上方設(shè)置的多個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速。

具體地，在每座山峰的峰頂至每座山峰上方的預(yù)設(shè)高度內(nèi)均設(shè)置多個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且，每座山峰上方的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的數(shù)量和位置均相同。再根據(jù)每座山峰的形狀設(shè)定每座山峰的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)該每座山峰的相關(guān)參數(shù)和設(shè)定的風(fēng)場(chǎng)仿真分析中所需的其他參數(shù)，啟動(dòng)風(fēng)場(chǎng)仿真分析，進(jìn)而確定每座山峰上方的設(shè)置的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速。

相似系數(shù)確定模塊300，用于根據(jù)各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速，依次確定相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)。

具體地，根據(jù)公式計(jì)算相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||，式中，zj為每座山峰上方設(shè)置的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，nz為每座山峰上方設(shè)置的風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總數(shù)，ui+1(zj)為第i+1座山峰第zj個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速，ui(zj)為第i座山峰第zj個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速。

外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度確定模塊400，用于當(dāng)相似系數(shù)小于等于收斂容差時(shí)，將相鄰兩座山峰中前一座山峰及之前各山峰在連續(xù)山峰排布方向上的距離之和確定為外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度。

具體地，epsk表示收斂容差。具體實(shí)施時(shí)，收斂容差epsk為常數(shù)，可以根據(jù)相關(guān)規(guī)定來確定。當(dāng)相似系數(shù)||p||小于等于收斂容差epsk時(shí)，確定相鄰兩座山峰中前一座山峰之后的風(fēng)場(chǎng)為穩(wěn)定流場(chǎng)，前一座山峰以及前一座山峰之前的風(fēng)場(chǎng)均為非穩(wěn)定流場(chǎng)，外圍流場(chǎng)的長(zhǎng)度即為非穩(wěn)定流場(chǎng)的長(zhǎng)度。由于連續(xù)山峰呈長(zhǎng)條狀排布，所以，連續(xù)山峰排布方向即為長(zhǎng)條狀的方向。相鄰兩座山峰中前一座山峰及之前各山峰在連續(xù)山峰排布方向上的距離之和，即相鄰兩座山峰中前一座山峰及前一座山峰之前的各山峰在長(zhǎng)條狀方向上的垂直距離之和，將其垂直距離之和確定為外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度。風(fēng)場(chǎng)經(jīng)過外圍流場(chǎng)之后得到穩(wěn)定的流場(chǎng)。

可以看出，上述實(shí)施例中，通過確定連續(xù)山峰的形狀，便于進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)仿真分析，利于計(jì)算機(jī)的計(jì)算，確保了風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處風(fēng)速的準(zhǔn)確度，再通過計(jì)算相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)，并根據(jù)相似系數(shù)與收斂容差來確定非穩(wěn)定流場(chǎng)，進(jìn)而確定處于非穩(wěn)定流場(chǎng)的外圍流場(chǎng)的長(zhǎng)度，能夠有效地提高外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度計(jì)算的準(zhǔn)確度，進(jìn)而保證了風(fēng)場(chǎng)仿真分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，不僅適用于簡(jiǎn)單地形，還適用于復(fù)雜地形，解決了現(xiàn)有的確定外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的方法易出現(xiàn)計(jì)算不準(zhǔn)確和復(fù)雜地形無法適用的問題。

參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，山峰形狀確定模塊的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，上述山峰形狀確定模塊100包括：山峰數(shù)量確定子模塊110和山峰形狀模型建立子模塊120。

山峰數(shù)量確定子模塊110，用于確定連續(xù)山峰中山峰的數(shù)量n。

具體地，在進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)仿真分析時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定連續(xù)山峰中山峰的數(shù)量。

山峰形狀模型建立子模塊120，用于建立每座山峰形狀的模型，并設(shè)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點(diǎn)的位置與起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離lh。

具體地，連續(xù)山峰中每座山峰的形狀均是相同的，因此，建立的每座山峰形狀的模型也是相同的。在本實(shí)施例中，每座山峰形狀的模型均為正弦函數(shù)模型，將每座山峰的形狀用參數(shù)化方程表示為：式中，x為每座山峰中各個(gè)位置在連續(xù)山峰排布方向上距離該山峰起始點(diǎn)的距離，z為每座山峰中各個(gè)位置處的高度，h為每座山峰的總高度，lh為位于每座山峰高度一半且靠近該山峰起始點(diǎn)的位置與起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離。由于每座山峰的形狀均是相同的，所以，以連續(xù)山峰中的任意一座山峰為例，并將該山峰記為單體山峰，x為單體山峰中各個(gè)位置在連續(xù)山峰排布方向上與該單體山峰起始點(diǎn)之間的距離，z為單體山峰中各個(gè)位置處的高度，h為單體山峰的總高度，其中，zmax＝h，lh為位于單體山峰高度一半且靠近單體山峰起始點(diǎn)的位置與單體山峰起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離，每座單體山峰的總高度h均是相同的，lh也是相同的。參見圖3，圖中示出了單體山峰的形狀。x軸表示的單體山峰中各個(gè)位置在連續(xù)山峰排布方向上與該單體山峰起始點(diǎn)之間的距離，z軸表示的是單體山峰中各個(gè)位置處的高度。由于單體山峰的形狀滿足正弦函數(shù)，所以單體山峰的形狀是關(guān)于單體山峰峰頂處的豎向軸線左右對(duì)稱，則單體山峰高度一半的位置有兩個(gè)，將靠近單體山峰起始點(diǎn)(圖3所示的左邊為單體山峰的起始位置)的位置作為第一位置，將遠(yuǎn)離單體山峰起始點(diǎn)的位置作為第二位置，該第一位置與單體山峰起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離記為lh，則第二位置與單體山峰起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離為3lh，單體山峰在連續(xù)山峰排布方向上的距離為4lh。

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點(diǎn)的位置與起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離lh均可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定不同的數(shù)值，本實(shí)施例對(duì)此不做任何限制。每座山峰的坡度為根據(jù)正弦函數(shù)模型的參數(shù)化方程以及設(shè)定的每座山峰的高度h、距離lh和每座山峰的坡度確定每座山峰的形狀。再根據(jù)山峰數(shù)量，確定連續(xù)山峰的總形狀。

具體實(shí)施時(shí)，每座山峰形狀的模型可以采用其他的模型，只要能夠模型確定出單體山峰的形狀即可，本實(shí)施例對(duì)此不做任何限制。

可以看出，本實(shí)施例中，將連續(xù)山峰中每座山峰的形狀用正弦函數(shù)表示，便于確定連續(xù)山峰的形狀，便于后續(xù)的風(fēng)場(chǎng)仿真分析，簡(jiǎn)單方便。

參見圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的確定裝置中，風(fēng)速確定模塊的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，上述風(fēng)速確定模塊200包括：計(jì)算域確定子模塊210、網(wǎng)格劃分子模塊220、風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置子模塊230和風(fēng)速計(jì)算子模塊240。

計(jì)算域確定子模塊210，用于根據(jù)連續(xù)山峰中山峰的數(shù)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點(diǎn)的位置與起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離lh確定計(jì)算域。

具體地，在風(fēng)場(chǎng)仿真分析中需要確定計(jì)算域，由于連續(xù)山峰呈長(zhǎng)條狀，所以計(jì)算域?yàn)殚L(zhǎng)方體狀的計(jì)算域，計(jì)算域的長(zhǎng)度大于等于8nlh，計(jì)算域的寬度大于等于4lh，計(jì)算域的高度大于等于2h。當(dāng)然，計(jì)算域也可以為其他的形狀，具體實(shí)施時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況來確定，本實(shí)施例對(duì)此不作任何限制。計(jì)算域的長(zhǎng)寬高也可以根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合山峰的數(shù)量n、每座山峰的高度h以及距離lh確定其他的選擇范圍，本實(shí)施例對(duì)此不作任何限制。

網(wǎng)格劃分子模塊220，用于在計(jì)算域內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

具體地，在計(jì)算域內(nèi)按照風(fēng)場(chǎng)仿真分析中的相關(guān)規(guī)定來劃分網(wǎng)格，其中，網(wǎng)格劃分中的網(wǎng)格是為了模擬風(fēng)場(chǎng)，每個(gè)網(wǎng)格表示風(fēng)場(chǎng)中的一個(gè)空氣團(tuán)的風(fēng)速情況。

風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置子模塊230，用于在每座山峰峰頂及峰頂上方的預(yù)設(shè)高度內(nèi)設(shè)置多個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且，每座山峰的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的相對(duì)位置均相同。

具體地，從每座山峰的峰頂至每座山峰上方的預(yù)設(shè)高度內(nèi)在每隔預(yù)設(shè)距離處設(shè)置風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即在每座山峰的峰頂處設(shè)置第一個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，然后在山峰的上方每隔預(yù)設(shè)距離就設(shè)置一個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)。每座山峰的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的相對(duì)位置均相同，也就是說，每座山峰上的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的高度相對(duì)應(yīng)，例如：均在每座山峰上的峰頂處設(shè)置第一個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，然后分別在對(duì)應(yīng)的山峰上方的10m、20m、30m….等高度處設(shè)置風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)。并且，每座山峰上的風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的數(shù)量均相同。具體實(shí)施時(shí)，預(yù)設(shè)高度和與預(yù)設(shè)距離均可以根據(jù)實(shí)際情況來確定，本實(shí)施例對(duì)此不做任何限制。

風(fēng)速計(jì)算子模塊240，用于設(shè)定湍流模型、湍流強(qiáng)度、入流風(fēng)剖面形狀和起始山峰山腳處入流風(fēng)速，進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)仿真分析，確定各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速。

具體地，湍流模型湍流模型、湍流強(qiáng)度、入流風(fēng)剖面形狀和起始山峰山腳處入流風(fēng)速均可以根據(jù)實(shí)際情況或者實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)定。入流風(fēng)剖面形狀可以從a～d類地貌下采用冪指數(shù)率方式獲得的風(fēng)速剖面曲線中選取一種入流風(fēng)剖面形狀。在本實(shí)施例中，湍流模型為rns湍流模型，湍流強(qiáng)度設(shè)定為2％，入流風(fēng)剖面形狀服從b類地貌下的風(fēng)速剖面。風(fēng)場(chǎng)在每座山峰及山峰上方各位置的風(fēng)速是完全不同的，在啟動(dòng)風(fēng)場(chǎng)仿真分析時(shí)只需確定連續(xù)山峰中起始山峰的山腳處的入流風(fēng)速即可。具體實(shí)施時(shí)，在風(fēng)場(chǎng)仿真分析中，各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速是通過cfd掃描得出，并且，cfd掃描得出的每個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速均為該風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均風(fēng)速。

可以看出，本實(shí)施例中，根據(jù)山峰形狀確定模塊100中設(shè)定的參數(shù)確定風(fēng)場(chǎng)仿真分析中計(jì)算域的體積，再在計(jì)算域內(nèi)劃分網(wǎng)格，能夠有效地減少劃分的網(wǎng)格，確保網(wǎng)格劃分的合理，減少計(jì)算機(jī)的工作量，確保計(jì)算機(jī)計(jì)算的準(zhǔn)確度，并且，通過風(fēng)場(chǎng)仿真分析獲得各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速，能夠確保各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處風(fēng)速的準(zhǔn)確性，進(jìn)而確保了相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，從而保證了外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度的準(zhǔn)確。

下面通過具體示例詳細(xì)介紹微地形風(fēng)場(chǎng)仿真分析中外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度確定的過程：

(1)參見圖3，建立單體山峰的正弦函數(shù)模型，設(shè)定單體山峰的高度h為300m，設(shè)定位于單體山峰高度一半且靠近山峰起始點(diǎn)的位置與起始點(diǎn)在連續(xù)山峰排布方向上的距離lh為100m，單體山峰的坡度根據(jù)正弦函數(shù)模型中的參數(shù)化方程確定單體山峰的形狀。

(2)參見圖5，確定連續(xù)山峰中山峰的數(shù)量n＝10，將10座單體山峰首尾依次相連，形成連續(xù)的群山模型。

(3)設(shè)定計(jì)算域長(zhǎng)度為8nlh＝8×10×100＝800m，計(jì)算域的寬度為4lh＝4×100＝400m，計(jì)算域的高度為2h＝2×300＝600m，確定長(zhǎng)方體狀的計(jì)算域。

(4)在上述確定的計(jì)算域內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，具體為：貼近山峰的1m高度以下，采用0.1m的網(wǎng)格高度、1m的網(wǎng)格寬度和2m的網(wǎng)格長(zhǎng)度，基于六面體網(wǎng)格對(duì)近壁面流場(chǎng)進(jìn)行劃分；1m至10m高度之間的網(wǎng)格，采用0.2m的網(wǎng)格高度、1m的網(wǎng)格寬度和2m的網(wǎng)格長(zhǎng)度，基于六面體網(wǎng)格對(duì)近壁面流場(chǎng)進(jìn)行劃分；10m至50m高度之間的網(wǎng)格，采用0.3m的網(wǎng)格高度、1m的網(wǎng)格寬度和2m的網(wǎng)格長(zhǎng)度，基于六面體網(wǎng)格對(duì)近壁面流場(chǎng)進(jìn)行劃分；50m至200m高度之間的網(wǎng)格，采用1m的網(wǎng)格高度、1m的網(wǎng)格寬度和2m的網(wǎng)格長(zhǎng)度，基于六面體網(wǎng)格對(duì)近壁面流場(chǎng)進(jìn)行劃分；200m至600m高度之間的網(wǎng)格，采用10m的網(wǎng)格高度、1m的網(wǎng)格寬度和2m的網(wǎng)格長(zhǎng)度，基于六面體網(wǎng)格對(duì)近壁面流場(chǎng)進(jìn)行劃分。

(5)在其中任一座山峰的峰頂處設(shè)置第一個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，然后每隔10m的高度在該山峰峰頂?shù)纳戏皆O(shè)置一個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，直至山峰峰頂?shù)纳戏?00m處停止設(shè)置風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)。具體地，將各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)記為zj，風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的位置依次為：z1＝300m(山峰的峰頂處)、z2＝310m、z3＝320m…..zj＝700m(山峰峰頂上方400m處)，確定出每座山峰上方設(shè)置的風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總數(shù)nz。10座山峰的各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的相對(duì)位置均相同，即在每座山峰的峰頂處設(shè)置第一個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，然后每隔10m的高度在該山峰峰頂?shù)纳戏皆O(shè)置一個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，直至山峰峰頂?shù)纳戏?00m處停止設(shè)置風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)。并且，10座山峰中每座山峰上方設(shè)置的風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總數(shù)nz也均相同。

(6)湍流模型采用rns湍流模型，湍流強(qiáng)度設(shè)定為2％，入流風(fēng)剖面形狀服從b類地貌下的風(fēng)速剖面，起始山峰山腳處入流風(fēng)速即起始山峰10m高度處入流風(fēng)速設(shè)定為10m/s，啟動(dòng)風(fēng)場(chǎng)仿真分析。

(7)將連續(xù)山峰中的各座山峰記為hi，風(fēng)剖面記為pi，將風(fēng)場(chǎng)仿真分析中各風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)zj處的風(fēng)速，代入公式中，ui+1(zj)為第i+1座山峰第zj個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速，ui(zj)為第i座山峰第zj個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速，計(jì)算出相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||。取收斂容差epsk為0.005，判斷相鄰座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||與收斂容差epsk之間的大小，若相似系數(shù)||p||大于收斂容差epsk表示不滿足收斂條件，繼續(xù)計(jì)算下一組相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||與收斂容差epsk之間的大小，直至相似系數(shù)||p||小于等于收斂容差epsk表示滿足收斂條件，停止計(jì)算。例如：第一座山峰與第二座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||大于收斂容差epsk，表示不滿足收斂條件，繼續(xù)計(jì)算第二座山峰與第三座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||，若該相似系數(shù)||p||大于收斂容差epsk，表示不滿足收斂條件，繼續(xù)計(jì)算第三座山峰與第四座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||，并判斷相似系數(shù)||p||是否小于等于收斂容差epsk，重復(fù)上述過程，直至第i座山峰與第i+1座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||小于等于收斂容差epsk，則確定第i+1座山峰及之后的風(fēng)場(chǎng)為穩(wěn)定風(fēng)場(chǎng)，并將第i座山峰之前包括第i座山峰在連續(xù)山峰排布方向上的距離之和確定為外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度，即下面舉例說明，表1為計(jì)算出的相鄰兩個(gè)山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||。

表1為相鄰兩個(gè)山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p||。

根據(jù)表1可以看出，第6座山峰與第7座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)||p為0.004，0.004小于收斂容差0.005，則第7座山峰之后的風(fēng)場(chǎng)為穩(wěn)定風(fēng)場(chǎng)，將第1座山峰至第6座山峰在連續(xù)山峰排布方向上的距離之和確定為外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度，即

綜上所述，本實(shí)施例中，通過確定連續(xù)山峰的形狀，便于進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)仿真分析，利于計(jì)算機(jī)的計(jì)算，確保了風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)處風(fēng)速的準(zhǔn)確度，再通過計(jì)算相鄰兩座山峰之間風(fēng)速剖面的相似系數(shù)，并根據(jù)相似系數(shù)與收斂容差來確定非穩(wěn)定流場(chǎng)，進(jìn)而確定處于非穩(wěn)定流場(chǎng)的外圍流場(chǎng)的長(zhǎng)度，能夠有效地提高外圍流場(chǎng)長(zhǎng)度計(jì)算的準(zhǔn)確度，進(jìn)而保證了風(fēng)場(chǎng)仿真分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，不僅適用于簡(jiǎn)單地形，還適用于復(fù)雜地形。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。