[發(fā)明專利]一種用于山區(qū)風(fēng)場(chǎng)模擬的過渡曲線的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810319694.3
• 申請(qǐng)日: 2018-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN108534982B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃國慶;程旭;李明水;吳鳳波;姜言
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/06
• 分類號(hào): G01M9/06
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 劉凱

1.一種用于山區(qū)風(fēng)場(chǎng)模擬的過渡曲線的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)風(fēng)洞收縮段曲線推導(dǎo)出地形過渡段曲線；

a)引入風(fēng)洞收縮段曲線：雙三次曲線、五次曲線和維氏曲線：

雙三次曲線是由兩條三次曲線由拐點(diǎn)連接起來的，其表達(dá)式如下：

其中，h是在軸向距離x處的橫截面的半高，H_i是入口截面的半高，H_o是出口截面的半高，L是收縮段的長(zhǎng)度，x_f是拐點(diǎn)的軸向距離；

五次曲線的表達(dá)式如下：

h＝[-10(x/L)³+15(x/L)⁴-6(x/L)⁵][H_i-H_o]+H_i

維氏曲線的表達(dá)式如下：

其中，α為調(diào)整參數(shù)；

b)定義過渡段曲線起點(diǎn)和終端分別為S(0,0)和E(L,H)；其中H是過渡曲線的高度，相當(dāng)于收縮段中的H_i-H_o，L是過渡段的長(zhǎng)度，相當(dāng)于收縮段的長(zhǎng)度L；

相應(yīng)地，定義等效斜率為K＝H/L，等效傾角為β＝tan^-1(K)；橫坐標(biāo)x對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值由H_i-h決定；

則將風(fēng)洞收縮段曲線表達(dá)方式用于地形過渡段，雙三次過渡曲線由下式確定：

五次過渡曲線表示為：

y＝H[10(x/L)³-15(x/L)⁴+6(x/L)⁵]

對(duì)維氏曲線收縮段，假設(shè)H_i→∞，得到適用于地形模擬的維氏過渡曲線：

其中，α為評(píng)估變量，上式取α＝1/3；

步驟2：通過二維CFD模擬對(duì)得到的過渡段曲線進(jìn)行評(píng)估：

a)定義通過過渡曲線后的風(fēng)速在x處的平均加速比S_x為：

其中，N是地面至臨界高度H_w的網(wǎng)格數(shù)量，臨界高度H_w是風(fēng)速變化小于5％的高度；v_i是x位置距地面第i個(gè)網(wǎng)格的水平風(fēng)速；v_0i是入口處距地面第i個(gè)網(wǎng)格的水平風(fēng)速；Δh_i是第i個(gè)網(wǎng)格和第i-1個(gè)網(wǎng)格的高差；

對(duì)比x_f取不同值的雙三次過渡曲線、五次過渡曲線及α取不同值的維氏過渡曲線中各不同過渡曲線的平均加速比，得出：當(dāng)α值較大時(shí)，維氏過渡曲線的平均加速比上升最快且也最早開始下降至更低值；

c)定義通過過渡曲線后在x處的平均風(fēng)攻角A_x為：

其中，a_i是x位置處距地面第i個(gè)網(wǎng)格風(fēng)攻角值；

對(duì)比沿所述各不同過渡曲線的平均風(fēng)攻角，得出：當(dāng)α值較大時(shí)，維氏過渡曲線在風(fēng)攻角方面表現(xiàn)更好；

d)定義通過過渡曲線后在x位置處超過入流處的平均額外湍流強(qiáng)度T_x為：

其中，T_i為x位置處距離地面第i個(gè)網(wǎng)格的湍流強(qiáng)度；T_0i為距離地面第i個(gè)網(wǎng)格的入流湍流強(qiáng)度；

對(duì)比沿所述各不同過渡曲線的平均額外湍流強(qiáng)度，得出：當(dāng)α達(dá)到一個(gè)較大值時(shí)，維氏過渡曲線的湍流強(qiáng)度突然增大；

步驟3：通過對(duì)過渡曲線的評(píng)估提出新的過渡曲線：

引入評(píng)估綜合指標(biāo)CI：

其中，S_j,A_j和T_j分別是所述各不同過渡曲線的平均加速比、平均風(fēng)攻角和平均額外湍流強(qiáng)度值；S_r,A_r和T_r分別是參考過渡曲線的平均加速比，平均風(fēng)攻角和平均額外湍流強(qiáng)度值；

選取CI值最小的曲線為新的過渡曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于山區(qū)風(fēng)場(chǎng)模擬的過渡曲線的確定方法，其特征在于，所述CI值最小的曲線為α取50時(shí)的維氏過渡曲線，其平均加速比、平均風(fēng)攻角和平均額外湍流強(qiáng)度值在x＝0.6位置處均小于5％，則過渡曲線在x＝0.6位置處被截?cái)啵贚取單位長(zhǎng)度為1的情況下，為了保證截?cái)嗪笄€的形狀，取新的等效斜率K_o＝K/0.6，原等效斜率K＝0.5774，則K_o＝0.9623，從而新的過渡曲線表達(dá)式如下：