微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置，该装置包括：山峰形状确定模块用于确定连续山峰中每座山峰的形状；风速确定模块用于通过风场仿真分析确定每座山峰上方设置的多个风速监测点处的风速；相似系数确定模块用于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；外围流场长度确定模块用于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。本发明专利技术便于进行风场仿真分析，利于计算机的计算，有效提高了外围流场长度计算的准确度，简单地形和复杂地形均适用。

【技术实现步骤摘要】
微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置
本专利技术涉及输配电设备防灾减灾
，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装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置，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。本专利技术提出了一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置，该装置包括：山峰形状确定模块，用于确定连续山峰中每座山峰的形状；风速确定模块，用于通过风场仿真分析确定每座山峰上方设置的多个风速监测点处的风速；相似系数确定模块，用于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；外围流场长度确定模块，用于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装置中，山峰形状确定模块包括：山峰数量确定子模块，用于确定连续山峰中山峰的数量n；山峰形状模型建立子模块，用于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Lh。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装置中，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装置中，风速确定模块包括：计算域确定子模块，用于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Lh确定计算域；网格划分子模块，用于在计算域内进行网格划分；风速监测点设置子模块，用于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；风速计算子模块，用于设定湍流模型、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装置中，计算域确定子模块中，计算域为长方体计算域，计算域的长度大于等于8nLh，计算域的宽度大于等于4Lh，计算域的高度大于等于2H。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装置中，风速监测点设置子模块中，从每座山峰的峰顶至每座山峰上方的预设高度内在每隔预设距离处设置风速监测点。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装置中，相似系数确定模块中，根据公式计算相邻两个山峰之间风速剖面的相似系数||P||，式中，Zj为每座山峰上方设置的各风速监测点，NZ为每座山峰上方设置的风速监测点的总数，Ui+1(Zj)为第i+1座山峰第Zj个风速监测点处的风速，Ui(Zj)为第i座山峰第Zj个风速监测点处的风速。本专利技术中，通过确定连续山峰的形状，便于进行风场仿真分析，利于计算机的计算，确保了风速监测点处风速的准确度，再通过计算相邻两座山峰之间风速剖面的相似系数，并根据相似系数与收敛容差来确定非稳定流场，进而确定处于非稳定流场的外围流场的长度，能够有效地提高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，解决了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。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置的结构框图；图2为本专利技术实施例提供的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置中，山峰形状确定模块的结构框图；图3为本专利技术实施例提供的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置中，单座山峰的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置中，风速确定模块的结构框图；图5为本专利技术实施例提供的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置中，微地形风场仿真分析中风场结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。参见图1，图1为本专利技术实施例提供的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置的结构框图。如图所示，微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置包括：山峰形状确定模块100、风速确定模块200、相似系数确定模块300和外围流场长度确定模块400。山峰形状确定模块100，用于确定连续山峰中每座山峰的形状。具体地，在进行微地形风场仿真分析中，应先确定多座山峰的数量，多座山峰依次连续布置，形成连绵的山脉，便于更好地进行风场分析。连续山峰中各座山峰均是首尾依次相连，则连续山峰呈长条状。应先确定连续山峰中山峰的总数量，并确定每座山峰的形状。具体实施时，每座山峰中的形状均为相同的，则只需确定其中一座山峰的形状即可。风速确定模块200，用于通过风场仿真分析确定每座山峰上方设置的多个风速监测点处的风速。具体地，在每座山峰的峰顶至每座山峰上方的预设高度内均设置多个风速监测点，并且，每座山峰上方的各风速监测点设置的数量和位置均相同。再根据每座山峰的形状设定每座山峰的相关参数，根据该每座山峰的相关参数和设定的风场仿真分析中所需的其他参数，启动风场仿真分析，进而确定每座山峰上方的设置的各风速监测点处的风速。相似系数确定模块300，用于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。具体地，根据公式计算相邻两座山峰之间风速剖面的相似系数||P||，式中，Zj为每座山峰上方设置的各风速监测点，NZ为每座山峰上方设置的风速监测点的总数，Ui+1(Zj)为第i+1座山峰第Zj个风速监测点处的风速，Ui(Zj)为第i座山峰第Zj个风速监测点处的风速。外围流场长度确定模块400，用于当相似系数小于等于收敛容差时，将相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置，其特征在于，包括：山峰形状确定模块(100)，用于确定连续山峰中每座山峰的形状；风速确定模块(200)，用于通过风场仿真分析确定每座山峰上方设置的多个风速监测点处的风速；相似系数确定模块(300)，用于根据各所述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；外围流场长度确定模块(400)，用于当所述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。

【技术特征摘要】
1.一种微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置，其特征在于，包括：山峰形状确定模块(100)，用于确定连续山峰中每座山峰的形状；风速确定模块(200)，用于通过风场仿真分析确定每座山峰上方设置的多个风速监测点处的风速；相似系数确定模块(300)，用于根据各所述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；外围流场长度确定模块(400)，用于当所述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。2.根据权利要求1所述的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置，其特征在于，所述山峰形状确定模块(100)包括：山峰数量确定子模块(110)，用于确定连续山峰中山峰的数量n；山峰形状模型建立子模块(120)，用于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Lh。3.根据权利要求2所述的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置，其特征在于，所述每座山峰形状的模型均为正弦函数模型。4.根据权利要求2所述的微地形风场仿真分析中外围流场长度的确定装置，其特征在于，所述风速确定模块(200)包括：计算域确定子模块(210)，用于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...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑家松，黄明祥，陈文兴，郑宁敏，尹元，郑凤林，张宏杰，唐自强，纪炳章，刘志伟，林智侃，李金赐，虞俊峰，许俊杰，翁兰溪，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国家电网公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：福建,35