[发明专利]一种风场的数值模拟方法及系统

说明书

技术领域

本申请涉及分析及测量技术领域，尤其涉及一种风场的数值模拟方法及系统。

背景技术

我国是一个以山地地貌为主的国家,有近65％的面积是山地。山地地形的风场不同于平坦地貌条件的风场，山区的复杂地形会显著改变近地层流动风风速在垂直方向的分布以及湍流结构，从而形成山区地形所特有的风场结构特征，如越山风、峡谷风等。这些特有的风场结构形成的风害现象会对输电线路造成很大的影响，进而也会造成巨大的经济损失。

此外，在高海拔地区如云贵高原等地由于周边气象环境多变，地形条件复杂，故输电线路的保护措施对于风害现象期间的风场特性有着更强的依赖性。而由于风场在不同气象条件下又会发生变化，其中包括了不同风速风向以及温度条件的影响，因此，对于风害期间不同条件下的低空风场，包括风向、风速、涡度等参数的捕捉，对于输电线路的安全运营至关重要。

地形变化对于低空风场的空间分布具有不同的影响。但在现有的三维模式中，由于空间分辨率低(一般为10km量级)，并且下垫面通常都以均匀的平面处理，因而无法考虑各地区不同的地形地貌以及不同的下垫面特性对于低空风场的影响。

发明内容

本申请提供了一种风场的数值模拟方法及系统，以解决现有三维模式无法考虑各地区不同的地形地貌以及不同的下垫面特性对于低空风场的影响的问题。

第一方面，本申请提供了一种风场的数值模拟方法，该方法包括：

获取拟研究区域下垫面的网格数据文件及信息，所述信息包括：各气象要素的边界条件、初始风场信息、温度场信息、湍流粘性的空间分布及湍流粘性的时间分布；

根据所述网格数据文件及所述信息，得到低空风场的分布模型。

可选的，所述获取拟研究区域下垫面的网格数据文件及信息，包括：

获取拟研究区域下垫面的地形数据；

根据所述地形数据，生成计算域；

对所述计算域网格划分，得到网格数据文件；

对所述信息进行大涡模拟处理，得到所述湍流粘性的空间分布及所述湍流粘性的时间分布；或者，

对所述信息进行大涡模拟处理，得到所述湍流粘性的空间分布及所述湍流粘性的时间分布；

获取拟研究区域下垫面的地形数据；

根据所述地形数据，生成计算域；

对所述计算域网格划分，得到网格数据文件。

可选的，所述对所述信息进行大涡模拟处理，得到所述湍流粘性的空间分布及所述湍流粘性的时间分布，包括：

对所述信息进行亚格子模型计算，得到所述湍流粘性的空间分布及所述湍流粘性的时间分布。

可选的，所述计算域的大小为：10km×10km×1km,所述计算域的空间分辨率为100m，所述计算域的计算时间步为10s，所述计算域的计算时间为1周。

可选的，所述亚格子模型为k方程亚格子模型。

另一方面，本申请提供了一种风场的数值模拟系统，所述系统包括：

数据获取模块，用于获取拟研究区域下垫面的网格数据文件及信息，所述信息包括：各气象要素的边界条件、初始风场信息、温度场信息、湍流粘性的空间分布及湍流粘性的时间分布；

模型建立模块，用于根据所述网格数据文件及所述信息，得到低空风场的分布模型。

可选的，所述数据获取模块，包括：

地形数据获取模块，用于获取拟研究区域下垫面的地形数据；

计算域生成模块，用于根据所述地形数据，生成计算域；

网格划分模块，用于对所述计算域网格划分，得到网格数据文件；

处理模块，用于对所述信息进行大涡模拟处理，得到所述湍流粘性的空间分布及所述湍流粘性的时间分布；或者，

处理模块，用于对所述信息进行大涡模拟处理，得到所述湍流粘性的空间分布及所述湍流粘性的时间分布；

地形数据获取模块，用于获取拟研究区域下垫面的地形数据；

计算域生成模块，用于根据所述地形数据，生成计算域；

网格划分模块，用于对所述计算域网格划分，得到网格数据文件。