云南大理复杂地形上风场的模拟研究

发布时间：2025-07-18 23:20

　　 大风是云南地区的主要灾害性天气现象之一,对当地的经济和农业生产以及日常出行都造成不利影响。运用三维大涡模式OpenFOAM研究云南大理白族自治州南部(100.24°N,24.83°E)微环境地形条件下风场的变化规律。结果表明:入口风速为南风时,由于迎风坡地形的强迫抬升使局部风速增大,最大值接近于入口风速的1.5倍。而同时由于山脉的阻碍作用,在山坡背面坡风速则会急剧减小,同时风向也会发生变化,产生尺度较小的涡旋以及不规则的回流。经计算,该地区刮北风时探测点风速相较于入口风速减小,东风时探测点风速略有增加,而西风入口风速条件下观测点风速变化最大,初始入口风速为西风30 m/s时,7 200 s后观测点风速在水平方向上的分量最大可达44.55 m/s。

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【部分图文】：

图1 计算域下垫面及整体计算域及网格

网格质量决定了数值模拟的准确性,因此需要生成高质量网格来提高数值模拟的准确性。首先需得到经过自编MATLAB程序处理的计算区域的地形数据(地形数据来源于srtm数据[22],水平尺度约为3.6km×3.6km,选取区域的中心经纬度为100.24°N,24.83°E),将之作为....

图2 计算9 h后的平均风廓线风速、风向的垂直分布

此外,模式还模拟了复杂下垫面情况下高层建筑标准模型的风荷载算例,即利用CAARC(commonwealthadvisoryaeronauticalresearchcouncil)模型[31-32]来验证复杂下垫面时OpenFOAM模拟计算的准确性。CAARC模型是验证数值....

图3 CAARC模型的风压系数的文献值与模拟值对比[33]

图2计算9h后的平均风廓线风速、风向的垂直分布综上所述,OpenFOAM可以很好地捕捉平坦下垫面及复杂下垫面情况下大气风场的变化及分布,因此可以用来进行本文中关于复杂地形条件下风场时空分布的研究。

图4 南风3 m/s时计算结果的俯视图、全景图和侧视图

而从不同高度的z方向的剖面图(图6)中可以看出风速流动的趋势。在2300m高度处[图6(a)],由于东南部地形存在山峰,只能看见山峰背风坡为小风速,在0～1m/s。而在高度为2400m[图6(b)]和2500m[图6(c)]处,可以看到由于地形的爬升,风速在入口处....

本文编号：4057594