[发明专利]一种基于纵向切分的风吹无叶树的摇曳模拟方法

摘要

本发明公开一种基于纵向切分的风吹无叶树的摇曳模拟方法，具体按照以下步骤实施步骤1、结合大气动力学和噪声技术，建立风场模型及给出风力计算方法；步骤2、采用纵向切分的方法划分无叶树；步骤3、利用悬臂梁模型分别模拟每一等份内的树干和树枝的运动，通过叠加每一等份的运动来实现风场内整个无叶树联动的模拟。本发明一种基于纵向切分的风吹无叶树的摇曳模拟方法，不仅适用于无叶树完全处于风影响状态下的模拟，还可以重建出无叶树的某一部分与风发生相互作用产生摇曳运动的模拟。

主权项

一种基于纵向切分的风吹无叶树的摇曳模拟方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、结合大气动力学和噪声技术，建立风场模型及给出风力计算方法；步骤2、采用纵向切分的方法划分无叶树，无叶树模型的划分具体为：步骤2.1、初始化状态位sum＝1，每一等份无叶树受到的风速为speedi＝0，并备份为copyspeedi＝0，以区别不同状态下每一等份受到的风速；其中，sum为第sum次计算风速，i为无叶树划分的等份数；步骤2.2、计算树干骨架点到风源的距离：假定风与Z轴正向的夹角为zWind，从Z轴正向往下看，风与X轴的逆时针夹角为xWind，根据球坐标系建立风的单位向量：nF→=sin(zWind)cos(xWind),sin(zWind)sin(xWind),cos(zWind),]]>风向在XOY面上的投影向量为树干骨架点到风源的距离为：d＝|cos(xWind)·x0+sin(xWind)·y0+C|        (5)取最小值dmin，阈值sheld＝dmin/2，状态位j＝2，同时备份风速speedi的值到copyspeedi中，其中j表示无叶树的第j等份；步骤2.3、将所有到风源的距离小于sheld的树干骨架点和树枝所在圆环圆心归为第一等份，记为unit1；根据初始风速计算风吹过第一等份所花费的时间tsum，并将衰减后的风速存入speed1中，sum++；如果此时unit1受到的风速copyspeed1≠0，表示还需继续划分，转到步骤2.4；如果copyspeed1＝0，表示划分结束，并转到步骤2.2；步骤2.4、阈值sheld＝sheld+copyspeedj‑1·tj，将所有到风源的距离小于sheld的树干骨架点和树枝所在圆环圆心归为第j等份，记为unitj；根据风速copyspeedj‑1计算风吹过第j等份后的风速，并存入speedj中，j++；如果此时unitj受到的风速copyspeedj≠0，表示还需继续划分，重复步骤2.4，直到j＞sum；如果copyspeedj＝0，表示划分结束，并转到步骤2.2；步骤3、利用悬臂梁模型分别模拟每一等份内的树干和树枝的运动，通过叠加每一等份的运动来实现风场内整个无叶树联动的模拟。