台风与常规风风场特性参数差异分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分析方法，更具体的说是涉及一种台风与常规风风场特性参数差 异分析方法。
【背景技术】
[0002] 受全球变暖的影响，以台风为代表的特殊气候引起的风灾现象在世界各地都有次 数增多、受灾程度加剧的趋势。同时，近年来大量的现场实测研究结果表明，台风近地边界 层风环境特性不同于良态气候模式。而输电杆塔作为一种对风荷载敏感的结构，台风过境 地区输电杆塔倒塌事故屡见不鲜。
[0003] 针对上述事故的调研分析表明，输电线路损毁事故的发生与规范规定的设计风速 取值偏小有关，有记录的台风最大瞬时风速甚至超过了 70m/s。台风极值风速与常规风极值 风速之间存在较大差异，大多数荷载规范提供的设计风速仅能较好的用于良态气候下的抗 风设计。因此，首要任务是比较台风与常规风风场特性参数差异，明确台风作用下杆塔上作 用的风荷载。在明确台风作用下杆塔上作用的风荷载前提是需要有效的计算出台风的风场 特性参数，然而现有并没有很好的计算方法可以有效的计算出台风的风场特性参数，因此 就不能够很好将台风风场与常规风风场进行有效的分析。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够很好的将台风风场与 常规风风场特性参数差异进行分析的分析方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种台风与常规风风场特性参数 差异分析方法，包括如下步骤：
[0006] -、计算风场的各个特性参数；
[0007] 二、收集整理台风的实测资料；
[0008] 三、计算出台风的近地风特性；
[0009] 四、将上述步骤一、二、三得出的台风风场参数与常规风风场参数进行对比。
[0010] 作为本发明的进一步改进，上述步骤一又包括如下步骤：1、计算平均风速与风向 角、风攻角；2、计算平均风剖面；3、计算阵风因子；4、计算湍流度；5、列出脉动风功率谱；6、 根据上述步骤得出参数得出台风的风场特性参数；
[0011] 上述步骤二为采用测风塔测量台风近地面不同高度处的风速，并且分析观测塔周 边地貌；
[0012] 上述步骤三为通过计算台风的阵风因子和湍流度来获得台风的近地风特性。
[0013] 作为本发明的进一步改进，上述步骤1中的平均风速包括水平平均风速和垂直平 均风速，其中，水平平均风速U和垂直平均风速W由下列公式计算得出：
[0014]
[0015] 上述公式中，U为水平平均风速，u(t)为东方向上的风速，v(t)为北方向上的风 速，W为垂直平均风速，w(t)为垂直方向上的风速；
[0016] 上述步骤一中的风向角Θ由下列公式计算得出；
[0017] β=ig'(K〇/ ?(7))；
[0018] θ= 270-β，当."(/)> 〇，讀)：?.时，西南风向；
[0019] θ= 90-β，当^< 0，而< 0吋，东北风向；
[0020] θ= 270+β，3->. 0，而<0吋，西北风向；
[0021] θ= 90+β，当?<0，而>0吋，东南风向；
[0022] 式中，t为平均时间，β为中间角度；
[0023] 上述步骤一中的风攻角为平均风速与水平面之间的夹角，当风速的垂直分量竖直 向上时，风攻角为正，反之为负。
[0024] 作为本发明的进一步改进，上述步骤2中的平均风剖面由下列公式计算得出：
[0025]
[0026] 式中，u(z)表示离地高度ζ处的风速；u(z。）表示离地高度ζ。处的风速；其中这里 的z和z。表示高度值，α表示风剖面系数。
[0027] 作为本发明的进一步改进，上述步骤3中的阵风因子由下列公式计算得出：
[0028]
[0029] 式中，GN为阵风因子，max己，为最大瞬时风速为lOmin始端内所有3s时距平均 风速的最大值，U为平均风速。
[0030] 作为本发明的进一步改进，上述步骤4中的端流度由下列公式计算得出：
[0031]
[0032] 式中〇u，σ,σj别表示顺风向、水平横风向和竖向脉动风速u(t)、v(t)和 w(t)的根方差；Iu，IJPIw分别为顺风向、水平横风向和竖向湍流度。
[0033] 作为本发明的进一步改进，所述步骤5中的脉动风功率谱包括顺风向风谱、横风 向风谱和竖向风谱。
[0034] 作为本发明的进一步改进，所述顺风向风谱包括：
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
：；
[0039] 式中，Su(n，z)为风谱，仏表示摩擦速度，
U为l〇m高度处 的平均风速，uz为高度Z处的平均风速，Z为高度数值，η为系数。[0040] 作为本发明的进一步改进，所述横风向风谱包括：
[0041 ] ；
[0042] 75-；'
[0043] 式中，Su(n，ζ)为风谱，仏表示摩擦速度，
A。为10m高度处 的平均风速，uz为高度Z处的平均风速，Z为高度数值，η为系数。[0044] 作为本发明的进一步改进，所述竖向风谱包括：
[0045] - ?
[0046] 1
[0047]
[0048] 式中，Su(n，ζ)为风谱，&表示摩擦速度
A。为l〇m高度处 的平均风速，uz为高度Z处的平均风速，Z为高度数值，η为系数。
[0049] 本发明具有以下有益效果，通过步骤一的设置就可以有效的计算出常规风场的各 个参数和台风风场的部分参数，通过步骤二的设置就可以有效的收集到台风的实测资料， 通过步骤三的设置就可以有效的计算出台风的近地风特性，这样就可以获得了台风的风场 参数，如此便可以通过步骤四的设置有效的将常规风风场特性参数与台风风场特性参数进 行一个有效的对比，避免了现有技术中不能够很好的对台风风场和常规风风场之间差异进 行分析的问题。
【具体实施方式】
[0050] 本实施例的一种台风与常规风风场特性参数差异分析方法，包括如下步骤：
[0051] 一、计算风场的各个特性参数；
[0052] 二、收集整理台风的实测资料；
[0053] 三、计算出台风的近地风特性；
[0054] 四、将上述步骤一、二、三得出的台风风场参数与常规风风场参数进行对比，在需 要将台风风场与常规风风场特性进行差异分析的时候，首先计算出常规风场的各个特性参 数和台风风场的部分参数，在计算完成以后，接着收集台风的实测资料，然后利用台风的实 测资料有效的计算出台风的近地风特性，最后将获得台风风场特性参数与常规风风场的特 性参数进行差异对比，如此便能够很好的得知两者之间的差异，这样就能够更好的建设处 抗台风的电力杆塔了。作为改进的一种【具体实施方式】，上述步骤一又包括如下步骤：1、计算 平均风速与风向角、风攻角；2、计算平均风剖面；3、计算阵风因子；4、计算湍流度；5、列出 脉动风功率谱；6、根据上述步骤得出参数得出台风的风场特性参数；
[0055] 上述步骤二为采用测风塔测量台风近地面不同高度处的风速，并且分析观测塔周 边地貌；
[0056] 上述步骤三为通过计算台风的阵风因子和湍流度来获得台风的近地风特性，在计 算台风和常规风风场特性参数的时候，首先计算平均风速与风向角、风攻角；接着计算平均 风剖面；然后计算阵风因子；接着计算湍流度；最后列出脉动风功率谱；这样就可以根据上 述得出参数得出台风和常规风的风场特性参数，其中这里的台风风场的近地风特性还需要 进行计算，因而，就可以利用测风塔测量出台风近地面不同高度处的风速，并且根据测风塔 周边地貌与风速相结合计算出台风的近地风特性，如此便能够很好的将台风风场特性参数 与常规风的风场特性参数进行比较，这样就能够很好的知道两者之间的差异，就能够有效 的建设处抗台风的电力杆塔了。
[0057] 作为改进的一种【具体实施方式】，上述步骤1中的平均风速包括水平平均风速和垂 直平均风速，其中，水平平均风速U和垂直平均风速W由下列公式计算得出：
[0058]
[0059] 上述公式中，U为水平平均风速，u(t)为东方向上的风速，v(t)为北方向上的风 速，W为垂直平均风速，w(t)为垂直方向上的风速；
[0060] 上述步骤1中的风向角Θ由下列公式计算得出；
[0061]
[0062] θ= 270-β，当"(/}>〇,.v'(/}>0时，西南风向；
[0063] θ= 90-β，当R7)<0,?<0 吋，东北风向；
[0064] Θ= 270+β，当《.(#).> 0，ν(?).<.0 时，西北风向；
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