[發(fā)明專利]山地各位置風(fēng)速剖面定量描述方法、風(fēng)速確定方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110301924.5
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113158426A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅克偉;鄢慶錳;尹元;李揚森;林瑞宗;劉志偉;傅本釗;張宏杰;邵帥;楊風(fēng)利;黃國;李茂華
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)福建省電力有限公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院;中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/04;G06F113/08
• 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

本發(fā)明提供的山地各位置風(fēng)速剖面定量描述方法、風(fēng)速確定方法及系統(tǒng)，包括：基于山地剛體邊界模型進行流場仿真分析，確定風(fēng)速剖面數(shù)據(jù)提取點位主導(dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速序列；根據(jù)主動風(fēng)向與山地選取點位的相對位置關(guān)系確定風(fēng)速剖面類型及對應(yīng)的風(fēng)速剖面目標函數(shù)；根據(jù)各風(fēng)速剖面類型將對應(yīng)的風(fēng)速序列和風(fēng)速剖面目標函數(shù)進行擬合，得到風(fēng)速剖面目標函數(shù)中的參數(shù)，進而確定各風(fēng)速剖面類型計算式，然后利用風(fēng)速剖面類型對應(yīng)的風(fēng)速剖面類型計算式計算輸電鐵塔塔身任意處的風(fēng)載荷；目的就在于建立能夠準確反映復(fù)雜山地地表地形變化對風(fēng)速沿高度分布的影響，能夠準確計算塔身風(fēng)荷載，進而提高復(fù)雜山地條件下鐵塔安全性和經(jīng)濟性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輸電線路防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，具體涉及一種山地各位置風(fēng)速剖面定量描述方法、風(fēng)速確定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

輸電鐵塔風(fēng)荷載沿塔身高度方向分布不均勻，且主要是受風(fēng)速剖面的影響。在復(fù)雜山地條件下，處于山峰不同位置處的風(fēng)速剖面，其在山體表面以上100m高度范圍內(nèi)，由于受到了較強的地表地形影響，不同高度處的風(fēng)速呈現(xiàn)出區(qū)別于傳統(tǒng)冪指數(shù)剖面的情況，甚至出現(xiàn)在低空30～70m高度處的風(fēng)速急劇增加后又緩慢減小的情況。這些復(fù)雜情況的發(fā)生，使得復(fù)雜山地條件下的塔身風(fēng)荷載與常規(guī)設(shè)計計算時采用的剖面發(fā)生了很大的變化，也給鐵塔安全帶來了很多隱患。因此，有必要對復(fù)雜山地條件下山體不同位置處的風(fēng)速剖面進行描述，以提高復(fù)雜山地條件下鐵塔風(fēng)荷載取值的精確性和鐵塔自身的安全性，以及鐵塔建設(shè)成本的經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明提供一種山地各位置風(fēng)速剖面定量描述方法，包括：

基于預(yù)先構(gòu)建的山地剛體邊界模型進行流場仿真分析，確定風(fēng)速剖面數(shù)據(jù)提取點位主導(dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速序列；

根據(jù)主動風(fēng)向與山地選取點位的相對位置關(guān)系確定風(fēng)速剖面類型；

根據(jù)風(fēng)速剖面類型的形狀確定所述風(fēng)速剖面類型對應(yīng)的風(fēng)速剖面目標函數(shù)；

根據(jù)各風(fēng)速剖面類型將對應(yīng)的風(fēng)速序列和風(fēng)速剖面目標函數(shù)進行擬合，得到所述風(fēng)速剖面目標函數(shù)中的參數(shù)，進而確定各風(fēng)速剖面類型計算式，對山地各位置風(fēng)速剖面進行定量描述。

優(yōu)選的，所述山地剛體邊界模型的構(gòu)建包括，包括：

提取山地的地表高程數(shù)據(jù)，在風(fēng)場仿真分析軟件中，生成剛體地表邊界模型；

利用風(fēng)場仿真分析軟件，對山地剛體邊界上層的風(fēng)場進行網(wǎng)格劃分；

針對多種風(fēng)況，對流場仿真分析的參數(shù)進行設(shè)置。

優(yōu)選的，所述基于預(yù)先構(gòu)建的山地剛體邊界模型進行流場仿真分析，確定風(fēng)速剖面數(shù)據(jù)提取點位主導(dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速序列，包括：

基于山地任意位置處定義風(fēng)速提取點，利用所述預(yù)先構(gòu)建的山地剛體邊界模型，在定義的各種工況下，提取不同時間跨度內(nèi)x方向和y方向的向上風(fēng)速序列；

對所述風(fēng)速提取點的不同時間跨度內(nèi)x方向和y方向的向上風(fēng)速序列進行矢量合成，得到所述風(fēng)速提取點的主導(dǎo)風(fēng)向，及所述主導(dǎo)風(fēng)向上的向上風(fēng)速序列。

優(yōu)選的，在所述根據(jù)風(fēng)速剖面類型的形狀確定所述風(fēng)速剖面類型對應(yīng)的風(fēng)速剖面目標函數(shù)，之前還包括：

分別針對各風(fēng)速剖面類型對所述風(fēng)速剖面數(shù)據(jù)進行歸類，形成所述風(fēng)速剖面類型對應(yīng)的風(fēng)速序列。

優(yōu)選的，所述風(fēng)速剖面目標函數(shù)，包括：

基于迎風(fēng)側(cè)山坡的風(fēng)速剖面形狀確定的第一風(fēng)速剖面目標函數(shù)、基于山頂確定的第二風(fēng)速剖面目標函數(shù)和基于背風(fēng)側(cè)山坡確定的第三風(fēng)速剖面目標函數(shù)；

其中風(fēng)速剖面類型包括：迎風(fēng)側(cè)山坡、山頂和背風(fēng)側(cè)山坡。

優(yōu)選的，所述第一風(fēng)速剖面目標函數(shù)的計算式如下：