[發(fā)明專利]一種臺風風場的模擬方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810171112.1
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108563825A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宏杰;陳彬;易弢;張明龍;黃海鯤;林德源;吳涵;王健;蔡政權(quán);李衍川;黃國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種臺風風場的模擬方法，其特征在于，包括：

根據(jù)獲取的風場特性參數(shù)計算不同工況下輸電鐵塔主材應(yīng)力比；

利用所述風場特性參數(shù)和不同工況下的輸電鐵塔主材應(yīng)力比確定不同的臺風風場剖面特征；

基于所述臺風風場剖面特征和被動模擬裝置在風洞中進行臺風風場模擬，其中所述被動模擬裝置包括：尖劈、粗糙元和格柵。

2.如權(quán)利要求1所述的模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)獲取的風場特性參數(shù)計算不同工況下輸電鐵塔主材應(yīng)力比，包括：

基于平均風速、湍流強度和對應(yīng)的風剖面指數(shù)選擇工況；

對不同工況下的輸電鐵塔進行受力分析，計算輸電鐵塔主材應(yīng)力比；

其中所述選擇的工況包括：平均風速和湍流強度各自出現(xiàn)最大值的時刻，以及風剖面指數(shù)出現(xiàn)最小值的時刻。

3.如權(quán)利要求2所述的模擬方法，其特征在于，所述輸電鐵塔主材應(yīng)力比，按下式計算：

式中，F(xiàn)₁：輸電鐵塔主材應(yīng)力比；σ_c,max：最大壓應(yīng)力；σ_y：材料區(qū)域應(yīng)力；

或

式中，σ_t,max：最大拉應(yīng)力。

4.如權(quán)利要求3所述的模擬方法，其特征在于，所述最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力，分別按下式計算：

式中，N：軸力；F：剪力；M：彎矩；A：截面面積；W_z：截面抗彎系數(shù)；

5.如權(quán)利要求1所述的模擬方法，其特征在于，所述利用不同工況下的所述風場特性參數(shù)和輸電鐵塔主材應(yīng)力比確定不同的臺風風場剖面特征，包括：

根據(jù)所述風場特性參數(shù)和輸電鐵塔主材應(yīng)力比繪制隨工況變化的曲線；

每一條曲線對應(yīng)一種臺風風場剖面特征。

6.如權(quán)利要求1所述的模擬方法，其特征在于，所述基于所述臺風風場剖面特征和被動模擬裝置在風洞中進行臺風風場模擬，包括：

當所述輸電鐵塔主材應(yīng)力比最大時對應(yīng)的臺風風場剖面特征為第一臺風風場剖面特征；

通過被動模擬裝置以所述第一臺風風場剖面特征為目標，通過調(diào)試所述尖劈、粗糙元和格柵的幾何尺寸及排列間距，實現(xiàn)符合所述第一臺風風場剖面特征的臺風風場模擬。

7.一種臺風風場的模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括：

計算模塊，用于根據(jù)獲取的風場特性參數(shù)計算不同工況下輸電鐵塔主材應(yīng)力比；

確定模塊，用于利用所述風場特性參數(shù)和不同工況下的輸電鐵塔主材應(yīng)力比確定不同的臺風風場剖面特征；

模擬模塊，用于基于所述臺風風場剖面特征和被動模擬裝置在風洞中進行臺風風場模擬，其中所述被動模擬裝置包括：尖劈、粗糙元和格柵。

8.如權(quán)利要求7所述的模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊，包括：

選擇單元，用于基于平均風速、湍流強度和對應(yīng)的風剖面指數(shù)選擇工況；

計算單元，用于對不同工況下的輸電鐵塔進行受力分析，計算輸電鐵塔主材應(yīng)力比；

條件單元，用于根據(jù)平均風速和湍流強度各自出現(xiàn)最大值的時刻，以及風剖面指數(shù)出現(xiàn)最小值的時刻選擇工況。

9.如權(quán)利要求7所述的模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述確定模塊，包括：

繪制單元，用于根據(jù)所述風場特性參數(shù)和輸電鐵塔主材應(yīng)力比繪制隨工況變化的曲線；

關(guān)系單元，用于每一條曲線對應(yīng)一種臺風風場剖面特征。

10.如權(quán)利要求7所述的模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬模塊，包括：

確定單元，用于當所述輸電鐵塔主材應(yīng)力比最大時對應(yīng)的臺風風場剖面特征為第一臺風風場剖面特征；

模擬單元，用于通過被動模擬裝置以所述第一臺風風場剖面特征為目標，通過調(diào)試所述尖劈、粗糙元和格柵的幾何尺寸及排列間距，實現(xiàn)符合所述第一臺風風場剖面特征的臺風風場模擬。