[發明專利]基于WRF和XFlow耦合的多精細度融合污染物擴散分析方法

有效

• 申請號: 202110394304.0
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113191096B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 張慎;程明;王義凡
• 申請（專利權）人: 中南建筑設計院股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/13;G06T17/00;G06F113/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

1.一種基于WRF和XFlow耦合的多精細度融合污染物擴散分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立建筑物污染物擴散情景庫；

S2、利用XFLOW軟件建立建筑物室內CFD計算模型，進行特定情景下的微尺度污染物擴散分析，得到進入建筑物通風系統的污染物濃度；

S3、根據通風系統的凈化能力，確定建筑物最終排出的污染物濃度，并作為建筑物微尺度污染物濃度代表值；

S4、建立城市氣象情景庫；

S5、利用中尺度氣象數值模式WRF建立區域多精細度融合網格嵌套模型，進行中尺度三維氣象驅動場模擬計算分析；

S6、基于WRF計算結果，判斷主導風向；

S7、導入城市幾何模型，并根據主導風向確定計算域的大小和方向，建立城市級三維污染物擴散分析模型；

S8、建立多精細度耦合：在城市級三維污染物擴散分析模型中，將建筑物微尺度污染物濃度代表值升尺度為城市級模型的污染源入口邊界條件，將WRF中尺度三維氣象驅動場降尺度為城市級模型的初始條件和大氣邊界條件；

S9、進行城市污染物擴散多精細度融合計算，并根據計算結果進行污染物定量評估。

2.根據權利要求1所述的基于WRF和XFlow耦合的多精細度融合污染物擴散分析方法，其特征在于，步驟S1具體為：根據建筑物的類別和使用功能，收集污染物擴散情景，建立建筑物污染物擴散情景庫。

3.根據權利要求1或2所述的基于WRF和XFlow耦合的多精細度融合污染物擴散分析方法，其特征在于，步驟S1包括以下子步驟：

S11、按建筑類別搜集以往發生的污染物擴散案例，按照情景要素對案例進行特征提取，進行情景劃分、分析和歸類，建立建筑物污染物擴散情景庫；

S12、根據污染物擴散情景庫選取特定的污染物擴散分析工況，確定污染源的空間分布和相對濃度大小。

4.根據權利要求1所述的基于WRF和XFlow耦合的多精細度融合污染物擴散分析方法，其特征在于，步驟S2包括以下子步驟：

S21、打開XFlow軟件并創建新的建筑物室內污染物擴散分析工程項目，將XFlow計算內核設置為3d，設置流動模型為Single phase，分析類型為Internal，開啟Scalar transport模式，指定Diffusivity系數為1e-5m²*s^-1；

S22、導入建筑物幾何模型和通風系統幾何模型，對計算域進行格子劃分；

S23、設定建筑物壁面模型、送風口的入口邊界條件以及排風口的出口邊界條件，根據污染源空間分布和相對濃度大小，確定質量入口邊界；

S24、提交XFLOW計算任務，對計算結果進行后處理，給出進入通風系統的污染物濃度。

5.根據權利要求1所述的基于WRF和XFlow耦合的多精細度融合污染物擴散分析方法，其特征在于，步驟S3包括以下子步驟：

S31、通過對通風系統進行調研、實測或者數值仿真的方式，給出通風系統能夠稀釋污染物的倍數；

S32、結合進入通風系統的污染物濃度以及通風系統的稀釋倍數，得到最終從建筑物排出的污染物濃度代表值。

6.根據權利要求1所述的基于WRF和XFlow耦合的多精細度融合污染物擴散分析方法，其特征在于，步驟S4具體為：收集城市的氣象數據，建立城市氣象情景庫。

7.根據權利要求1所述的基于WRF和XFlow耦合的多精細度融合污染物擴散分析方法，其特征在于，步驟S5包括以下子步驟：

S51、選取目標日期，下載氣象再分析和GIS地形地貌數據，設置四層嵌套網格計算域，啟動單向網格嵌套模擬，水平網格精度依次為27、9、3和1km，其中目標建筑群位于最內層網格中心區域；

S52、設置多種描述大氣物理變化過程的參數方案，基于WRF最內層網格計算域進行近地面臺風風場模擬。