【技术实现步骤摘要】
在圆柱坐标系下的高逼真单体风暴解析风速场构建方法及系统
本专利技术属于风场模拟领域，具体涉及一种在圆柱坐标系下的高逼真单体风暴解析风速场构建方法及系统。
技术介绍
风暴，泛指强烈天气系统过境时出现的天气过程，特指伴有强风或强降水的天气系统；如台风、龙卷风、雷暴、低气压、寒潮等强烈天气系流造成的大风暴雨。风暴中的风速变化剧烈，表现出强烈的三维流场特性，超级单体风暴(Thesupercellstorm)的特征为：一个超级单体就是一个风暴；在对风暴的研究中，如果知道一个风暴体内部风速场，也就是每个三维坐标点上的风速矢量，则有以下好处：1.可以对风暴场的内部动力学结构进行分析，如可以计算各个点上的风矢量涡度、散度等，还可以在已知结构的风暴场上进行风切变和湍流探测试验，尤其是算法试验证；2.可以对不同位置的多普勒雷达观测进行模拟，比如通过几何投影算法把风暴速度场投影到多普勒雷达扫描锥面上，得到多普勒雷达速度PPI，进而可以进行雷达处理试验，甚至多部雷达联合风场反演的试验，并基于已知风速场对反演算法进行验证。
【技术保护点】
1.一种在圆柱坐标系下的高逼真单体风暴解析风速场构建方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)在直角坐标系下规定单体风暴的尺度范围，并用坐标变换把各点的直角坐标系转换成圆柱坐标系，在所述圆柱坐标系下建立三维风速场函数模型；三维风速场函数包括径向速度分量、方位向速度分量、高度向速度分量；/n(2)在所述圆柱坐标系中分别分离变量建立高度向速度分量模型、方位向速度分量模型和径向速度分量模型；/n(3)根据步骤(2)中建立的模型，在所述圆柱坐标系中设计高度向速度分量函数、方位向速度分量函数和径向速度分量函数；/n(4)在步骤(1)、(2)、(3)中的模型和函数中加入自定义参数得到圆...
【技术特征摘要】
1.一种在圆柱坐标系下的高逼真单体风暴解析风速场构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在直角坐标系下规定单体风暴的尺度范围，并用坐标变换把各点的直角坐标系转换成圆柱坐标系，在所述圆柱坐标系下建立三维风速场函数模型；三维风速场函数包括径向速度分量、方位向速度分量、高度向速度分量；
(2)在所述圆柱坐标系中分别分离变量建立高度向速度分量模型、方位向速度分量模型和径向速度分量模型；
(3)根据步骤(2)中建立的模型，在所述圆柱坐标系中设计高度向速度分量函数、方位向速度分量函数和径向速度分量函数；
(4)在步骤(1)、(2)、(3)中的模型和函数中加入自定义参数得到圆柱坐标系下的模拟风速场，然后利用坐标变换将圆柱坐标系下的风速场转换成直角坐标系下的风速场。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的所述三维风速场函数模型为：
其中，r、z分别为圆柱坐标系中的径向、方位向、高度向，分别为径向、方位向、高度向的单位向量，是圆柱坐标系中一点的位置坐标，分别为速度矢量在r、z的速度分量，为圆柱坐标系中一点的速度矢量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述高度向速度分量模型为：
其中，Zz(z)高度向风速随高度变化的函数，Zr(r)为高度向风速随径向距离变化的函数；
所述径向速度分量模型为：
其中，Rz(z)为径向风速随高度变化的函数，Rr(r)为径向风速随径长变化的函数；
所述方位向速度分量模型为：
其中，Φr(r)为方位向风速随径长变化的函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高度向速度分量函数包括所述高度向风速随高度变化的函数、所述高度向风速随径向距离变化的函数；
方位向速度分量函数包括所述方位向风速随径长变化的函数；
径向速度分量函数包括所述径向风速随高度变化的函数、所述径向风速随径向距离变化的函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高度向风速随高度变化的函数Zz(z)由以下两个参数方程决定：
其中，t为关联高度z值和对应高度上Zz(z)值的变化参数，k为求和变量，zk为第k个控制点的高度值，Zzk为第k个控制点的Zz(z)值，z(t)为高度值参数方程，Zz(t)为高度向风速随高度变化的函数值的参数方程；
所述高度向风速随径向距离变化的函数为：
所述方位向风速随径向距离变化的函数为：
所述径向风速随高度变化的函数Rz(z)由以下两个参数方程决定：
其中，t为关联高度z值和对应高度上Rz(z)值的变化参数，k为求和变量，zk为第k个控制点的高度值，Rzk为第k个控制点的Rz(z)值，z(t)为高度值参数方程，Rz(t)为...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海江，周淑玥，鲜林，陈夏，朱嘉慧，洁拉曲铁，赖灿，杜捷，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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