一种用于山区风场模拟的过渡曲线的确定方法技术

本发明专利技术公开一种用于山区风场模拟的过渡曲线的推导方法，其推导过程如下：首先根据风洞收缩段曲线：双三次曲线、五次曲线和维氏曲线推导出地形过渡段曲线，再通过二维CFD模拟对得到的过渡段曲线进行评估，对比不同过渡曲线的平均加速比、沿不同过渡曲线的平均风攻角和沿不同过渡曲线的平均额外湍流强度，并引入评估综合指标，提出新的过渡曲线。本发明专利技术能够很好的模拟山区深切峡谷风场，具有很好的过渡性。

A transitional curve for simulating wind field in mountainous area

The present invention discloses a transition curve for wind field simulation in mountainous area. The derivation process is as follows: firstly, the transition curve of terrain is derived from the contraction curve of wind tunnel: bicubic curve, bicubic curve and Vickers curve, and then the transition curve is evaluated by two-dimensional CFD simulation to compare different transition curves. The average acceleration ratio, the average wind attack angle along different transition curves and the average additional turbulence intensity along different transition curves are introduced, and a new transition curve is proposed. The invention can simulate the wind field of the deep cut gorge in mountainous area, and has a good transitional nature.

【技术实现步骤摘要】
一种用于山区风场模拟的过渡曲线
本专利技术涉及山区风场模拟
，具体为一种用于山区风场模拟的过渡曲线。
技术介绍
在利用CFD(ComputationalFluidDynamics计算流体动力学)或者风洞实验进行山区风场模拟时，地形模型的有限范围会导致山区地形在合适的位置需要被截断，这就会造成“人造悬崖”，如图1所示。特别是深切峡谷这类复杂的地形，落差高达几百上千米，因而这个在风洞地板(或者数值计算域底部)和地形边缘之间的“人造悬崖”也会形成巨大的高差，并且引起气流在模型边缘分离，从而可能会造成气流加速，改变风攻角甚至产生不真实的流型。为了减小“人造悬崖”对流场造成的变异，一个连接风洞地板(或者数值计算域底部)和地形边缘的过渡段是必需的。Huetal.(2015)基于无粘流体圆柱绕流理论提出了一种理想曲线，并且借助风洞实验比较了二维理想曲线和二维传统斜坡分别对气流的过渡效果。结果显示理想曲线有更好的过渡表现。并且，Lietal.(2017)将这类二维理想曲线应用到一个真实的深切峡谷风洞实验当中。尽管这个理想曲线比斜坡在过渡气流方面有更好的表现，但是它的推导过程并未考虑空气粘度。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于山区风场模拟的过渡曲线的推导方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据风洞收缩段曲线推导出地形过渡段曲线；a)引入风洞收缩段曲线：双三次曲线、双三次曲线和维氏曲线：双三次曲线是由两条三次曲线由拐点连接起来的，其表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种用于山区风场模拟的过渡曲线的推导方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据风洞收缩段曲线推导出地形过渡段曲线；a)引入风洞收缩段曲线：双三次曲线、双三次曲线和维氏曲线：双三次曲线是由两条三次曲线由拐点连接起来的，其表达式如下：其中，h是在轴向距离x处的横截面的半高，Hi是入口截面的半高，Ho是出口截面的半高，L是收缩段的长度，xf是拐点的轴向距离；五次曲线的表达式如下：h＝[-10(x/L)3+15(x/L)4-6(x/L)5][Hi-Ho]+Hi维氏曲线的表达式如下：其中，a为调整参数；b)定义过渡段曲线起点和终端分别为S(0,0)和E(L,H)；其中H是过渡曲线的高度，相当于收缩段中的Hi-Ho，L是过渡段的长度，相当于收缩段的长度L；相应地，定义等效斜率为K＝H/L，等效倾角为β＝tan-1(K)；横坐标x对应的纵坐标值由Hi-h决定；则将风洞收缩段曲线表达方式用于地形过渡段，双三次过渡曲线由下式确定：五次过渡曲线表示为：y＝H[10(x/L)3-15(x/L)4+6(x/L)5]对维氏曲线收缩段，假设Hi→∞，得到适用于地形模拟的维氏过渡曲线：其中，α为评估变量，上式取α＝1/3；步骤2：通过二维CFD模拟对得到的过渡段曲线进行评估：a)定义通过过渡曲线后的风速在x处的平均加速比Sx为：其中，N是地面至临界高度Hw的网格数量，临界高度Hw是风速变化小于5％的高度；vi是x位置距地面第i个网格的水平风速；v0i是入口处距地面第i个网格的水平风速；Δhi是第i个网格和第i-1个网...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国庆，程旭，李明水，吴凤波，姜言，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51