(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111639354.7 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 广东电网有限责任公司 地址 510000 广东省广州市越秀区东 风东 路757号 申请人 广东电网有限责任公司东莞供电局 (72)发明人 雷翔胜　周继承　王流火　王彦峰　 王兴华　钟伟华　廖一键　杨易　 张之远　 (74)专利代理 机构 广州科粤专利商标代理有限 公司 44001 专利代理师 邓潮彬　黄培智 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 30/28(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 113/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种变电站预制舱新型屋面附加构件的设 计方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种变电站预制舱新型屋面 附加构件的设计方法及装置， 本发 明中空气动力 学构件的外形轮廓， 通过对预制舱变电站绕流场 进行计算流体动力学数值模拟 仿真手段得到。 在 原结构上安装这一类空气动力学构 件后， 它科学 地改变了局部气动外形， 使 得预制舱角区的流场 与构件轮廓贴合， 抑制了在预制舱角区出现的流 动分离和漩涡产生。 相比无此构件的情形， 或者 以往研究中采用简单的透空式女儿墙结构， 能科 学抑制在结构角区的涡旋和分离流动， 从而减小 极值负压， 提高结构的抗风安全性， 并且在满足 功能的同时构造简单、 美观。 权利要求书2页 说明书6页 附图8页 CN 114547722 A 2022.05.27 CN 114547722 A 1.一种变电站预制舱 新型屋面附加构件的设计方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 建立预制舱建筑的数值 风洞模型； 步骤2： 将数值风洞模型中垂直于建筑正立面墙面风向工况的计算结果文件， 导入CFD 后处理模块中， 进行流场可视化处理， 先选取预制舱屋面角区附近一个垂直于屋檐方向的 截面， 显示该截面上的速度等 值线云图； 步骤3： 选取速度等值线云图中某一速度等值线， 作为目标流线； 再用相同的方法， 做几 个平行的速度等值线云图， 取每个 云图中相同的速度流线， 作一系列的目标流线； 将 每一条 目标流线， 用样条函数曲线 进行拟合， 再将 样条曲线围合形成角区一侧的3D曲面； 步骤4： 采用以上步骤2和步骤3， 同理得到另一个垂直于建筑正立面墙面的风向角工况 下， 屋面角区另一侧的系列目标流线， 并拟合目标流线、 围合成另一个3D曲面； 步骤5： 将以上步骤3和步骤4得到的建筑屋面角区两侧的两个3D曲面进行布尔相加运 算， 并适当修改其交界线， 以得到一个完整的流线型3D曲面； 步骤6： 在得到的流线型3D曲面上设计开洞， 以降低构件本身承受的风荷载， 并满足排 水的功能需要， 得到一个符合空气动力学原理的屋面附加构件的最终形态。 2.如权利要求1所述的变电站预制舱新型屋面附加构件的设计方法， 其特征在于， 所述 步骤1包括： 步骤101： 构建所研究预制舱建筑的三维几何建模， 得到预制舱建筑三维几何模型； 步骤102： 确定预制舱建筑三维模型计算域的尺寸， 得到扣除建筑物之后的三维计算域 空间； 步骤103： 将所得到的三维计算域空间， 利用网格划分工具， 进行网格离散， 得到划分好 的网格模型； 步骤104： 将划分好的网格模型导入计算流体动力学CFD软件中， 进行边界条件的设置， 以进行不同风向角工况的CFD模拟计算。 3.如权利要求2所述的变电站预制舱新型屋面附加构件的设计方法， 其特征在于， 在所 述步骤101中， 所构建的预制舱建筑三维几何模型按照预制舱建筑设计实际尺寸建实尺度 模型或者是 取适当的缩尺比建缩尺模型。 4.如权利要求2所述的变电站预制舱新型屋面附加构件的设计方法， 其特征在于， 所述 步骤102包括： 确定计算域的尺寸， 计算域的尺寸应保证模型沿风向的最大阻塞比不大于3％， 计算域 上游入口、 下游出口、 两侧、 顶面离建筑分别不小于5倍、 10倍、 5倍、 5倍建筑特征高度， 将预 制舱建筑三维几何模型导入计算域中， 进行布尔运算相减操作， 得到扣除建筑物之后的三 维计算域空间。 5.如权利要求4所述的变电站预制舱新型屋面附加构件的设计方法， 其特征在于， 所述 建筑特征高度取 取预制舱建筑高度。 6.如权利要求2所述的变电站预制舱新型屋面附加构件的设计方法， 其特征在于， 所述 步骤103包括： 将围绕建筑物 的计算域部分圆柱体空间作为内域， 建筑物以外的区域作为外域； 采用 内、 外域混合网格划分方案， 包裹建筑物的圆柱体内域采用非结构化网格， 外域采用结构化 网格， 完成整个 计算域的网格离 散。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114547722 A 27.如权利要求2所述的变电站预制舱新型屋面附加构件的设计方法， 其特征在于， 所述 步骤104包括： 先确定所研究建筑周边的地貌类型， 采用模拟平衡态大气边界层的边界条件数学模型 定义速度入口的边界条件； 入口采用速度入口条件， 出口采用压力出口条件， 地面及建筑表 面采用无滑移壁面条件， 两侧面及顶 面采用对称边界； 设置好边界条件， 选择合适的湍流模 型和计算 参数后， 进行不同风向角工况的CFD模拟计算。 8.如权利要求7所述的变电站预制舱新型屋面附加构件的设计方法， 其特征在于， 所述 合适的湍流模型为RANS雷诺平均方法中的S ST k‑ω模型。 9.如权利要求1所述的变电站预制舱新型屋面附加构件的设计方法， 其特征在于， 还包 括： 步骤7： 所 得到的屋面附加构件的最终形态采用3D打印技 术进行打印生产。 10.一种变电站预制舱新型屋面附加构件的设计装置， 包括存储器、 处理器以及存储在 所述存储器中并可在所述处理器上运行 的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述 计算机程序时实现如权利要求1 ‑8任一所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114547722 A 3