[发明专利]一种微地形风速预测方法

权利要求书

1.一种微地形风速预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:通过solidworks建立待测微地形的理想模型；

步骤S2:根据待测微地形的理想模型，确定计算流体力学的控制方程；

步骤S3:在质量守恒跟动量守恒的条件下，添加湍流模型使控制方程封闭，进行计算流体力学的控制方程的求解，得到待测微地形湍流特性；

步骤S4:设置不同的风向角，并设定对应的边界条件；

所述步骤S4具体为：

步骤S41:以45°为一个步长，从0°开始，计算八个角度的风向角；

步骤S42:进行边界条件的设定,当风向角为0°，90°，180°，270°时，将垂直于风向角的侧边界面设置为速度入口，对应的侧边界面为自由出口，剩下的侧面与顶面采用对称面，地面与山体采用壁面；当风向角为45°，135°，225°，315°时，将风向角入口靠近的两个侧面设置为速度入口，另外两个侧面为自由出口，地面与山体采用壁面，顶面采用对称面；

步骤S5:进行地形抬升型微地形参数的建模，并根据待测地形山脉高度H与山脉底部直径D，得到不同风向角下的最大风速和加速比。

2.根据权利要求1所述的一种微地形风速预测方法，其特征在于，所述计算流体力学的控制方程具体为

质量守恒方程形式为：

式中：ρ为密度；t为时间；u_i为i方向的速度张量；x_i为i方向的坐标张量；

动量守恒方程在惯性坐标系下，i方向的动量守恒方程为：

式中：u_j为j方向的速度张量；x_j为j方向的坐标张量；ρg_i为重力体积力，p为静压力；F_i为重力质量力和其他质量力；τ_ij是应力张量，定义为：

式中：μ为流体粘性系数。

3.根据权利要求2所述的一种微地形风速预测方法，其特征在于，所述湍流模型采用标准k-ε模型，具体如下：

湍动能k和耗散率ε的方程如下式:

式中，k为湍动能；ε为耗散率；G_k表示由平均速度梯度引起的湍动能，G_b表示由于浮力影响引起的湍动能；σ_k、C_1ε、C_2ε、C_3ε为常系数；μ_t为湍流粘性系数，μ为流体粘性系数,且有：