一种基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法与流程

本发明属于仿真计算，具体涉及一种基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法。

背景技术：

1、风灾属于一种频发的、因暴风、台风或飓风而造成的自然灾害，除了有时会造成少量人口伤亡、失踪外，还会破坏房屋、车辆、船舶、树木、农作物以及通信设施、电力设施等。因此能及时有效地对风灾进行预测显得尤为重要。

2、计算流体动力学使近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉学科。它将流体力学的控制方程中的积分、微分近似地表示为离散的代数形式，使其成为代数方程组，然后通过计算机求解这些离散的代数方程组，获得离散的时间和空间点上的数值解。近年来随着计算机技术的高速发展，计算能力得到大幅度提升，计算流体动力学也获得了前所未有的发展，并广泛地应用于航空、航天、船舶、水利等，且应用范围在不断地扩大。将计算流体动力学应用于风灾应急模拟中，可以在三维空间中对风灾进行仿真计算，将建筑、地形、气象等影响因素包括在内，能够更加真实地再现台风发生时的情况，科学地对台风的运动及演变规律进行分析研究，对风力等级及破坏力等进行预测。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决台风等风灾发生时如何有效地对其进行预测的问题，提出了一种基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法。

2、本发明的技术方案是：一种基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法，包括以下步骤：

3、s1：收集风灾发生概率较大地区内的地形、建筑等数据，完成仿真模拟需要的三维几何模型的构建；

4、s2：分析统计风灾发生概率较大区域的气象条件，用于仿真模拟需要输入的边界条件；

5、s3：对目标计算区域进行区域离散化，形成数据存储的存储单元；

6、s4：将边界条件输入计算模型中，对模型进行计算求解；

7、s5：对计算结果进行数据处理及可视化呈现；

8、s6：分析研究可视化得到的结果，掌握风灾影响较大区域，受损度高的区域进行应急预警并制定相应方案措施。

9、本发明的有益效果是：本发明的风灾应急模拟方法将计算流体动力学和风环境预测进行结合，使得对于风灾的应急模拟在三维空间中进行呈现，不仅可以得到风灾所可能波及到的区域，而且对于区域内的建筑等遭受破坏的程度也能给出较好的预测，从而可以有针对性的对不同受灾区域制定不同的方案措施，防患于未然。

10、进一步地，步骤s1中包含以下子步：

11、s1-1：收集风灾发生概率较大地区的地形、建筑等数据，同时进行数据处理和清洗，保留有效数据；

12、s1-2：使用三维建模或模型转换软件将收集到的有效原始数据进行转换，形成最终能够进行计算的三维几何模型。

13、进一步地：步骤s3中，对目标计算区域进行区域离散化，可进行多区域不同精细度地离散。精细度的等级根据实际情况进行确定。

14、进一步地：步骤s4中，将边界条件输入到计算模型中，此处的计算模型主要使用迭代方式进行求解，并具有可优化性，可以使用不同的算法对此处的计算模型进行优化改进，并可以进行并行计算。

15、进一步地：步骤s5对结果进行可视化呈现，可借助于可视化工具进行，对工具没有限制，灵活性更高。

16、上述进一步方案的有益效果为：

17、1.本发明将流体动力学和风灾应急模拟相结合，使模拟的结果更加科学并且可以进行三维的可视化展示。

18、2.可根据实际情况对计算区域进行不同精细度地离散，有更强的自主控制能力。

19、3.计算模型的计算方法可以根据不同的算法进行改进优化，适应能力强，同时可以并行计算，计算速度快。

20、4.可视化呈现可借助任何可以使用的第三方可视化工具，灵活性高。

技术特征：

1.一种基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法，其特征在于，所述步骤s1中包括以下子步骤：

3.根据权利要求1所述的基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法，其特征在于，所述步骤s3中，对目标计算区域进行区域离散化，可进行多区域不同精细度地离散，精细度的等级根据实际情况进行确定。

4.根据权利要求1所述的基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法，其特征在于，步骤s4中，将边界条件输入到计算模型中，此处的计算模型主要使用迭代方式进行求解，并具有可优化性，可以使用不同的算法对此处的计算模型进行优化改进，并可以进行并行计算。

5.根据权利要求1所述的基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法，其特征在于，步骤s5对结果进行可视化呈现，可借助于可视化工具进行，对工具没限制，灵活性更高。

技术总结
本发明公开了一种基于有限体积仿真的风灾应急模拟方法，本发明包括以下步骤：S1：收集风灾发生概率较大地区内的地形、建筑等数据，构建三维几何模型；S2：分析统计风灾发生概率较大地区气象条件；S3：区域离散化，形成数据存储的存储单元；S4：将边界条件输入计算模型中进行计算求解；S5：对计算结果进行数据处理及可视化呈现；S6：可视化结果分析，对受损度高的区域进行应急预警并制定相应方案措施。本发明的风灾应急模拟方法将计算流体动力学和风环境预测进行结合，对于风灾的应急模拟在三维空间中进行，不仅可以得到风灾波及到的区域，而且能够预测区域内的建筑等遭受破坏的程度，可以有针对性的对不同受灾区域制定不同的方案措施，指导决策。

技术研发人员：马蓉,万碧玉,李林沛
受保护的技术使用者：北京慧制科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23