權(quán)利要求書(shū)： 1.一種海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法，其特征在于，包括：基于研究需求從計(jì)算域中選定內(nèi)域、外域以及所述內(nèi)域與外域之間的耦合區(qū)域；

基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法計(jì)算所述耦合區(qū)域的流體速度；

對(duì)所述耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合；

根據(jù)耦合后的流體速度，利用粒子法建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法計(jì)算所述耦合區(qū)域的流體速度，包括：利用公式一計(jì)算出所述耦合區(qū)域的流體速度，公式一：其中，r為某點(diǎn)至海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒圓心的距離，a為海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒的半徑，U(t)為無(wú)窮遠(yuǎn)處來(lái)流，θ為某點(diǎn)與來(lái)流之間的夾角。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合，包括：利用公式二對(duì)所述耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合，公式二：ψ＝χ(δ)ψtarget+[1?χ(δ)]ψcom，其中，ψ∈{u，v，w，α}，流體速度(u，v，w)和體積分?jǐn)?shù)函數(shù)α，ψtarget為由勢(shì)流求解器得到的在不同空間的不同時(shí)間的目標(biāo)解；ψcom為在粒子法中通過(guò)求解式得到的數(shù)值解，χ為權(quán)重因子。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，包括：所述權(quán)重因子χ根據(jù)公式三獲得，公式三： 其中，δ∈[0，

1]，為局部坐標(biāo)，且 β為耦合區(qū)域強(qiáng)度形狀因子。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)耦合后的流體速度，利用粒子法建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型，包括：將耦合后的流體速度作為邊界條件輸入至粒子法的離散控制方程以建立所述內(nèi)域數(shù)值模擬模型。

6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括：在對(duì)所述耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合之前，對(duì)所述耦合區(qū)域上的多個(gè)點(diǎn)的流體速度以及體積分?jǐn)?shù)函數(shù)進(jìn)行差值取值。

7.一種海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬裝置，其特征在于，包括：選定模塊，用于基于研究需求從計(jì)算域中選定內(nèi)域、外域以及所述內(nèi)域與外域之間的耦合區(qū)域；

計(jì)算模塊，用于基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法計(jì)算所述耦合區(qū)域的流體速度；

耦合模塊，用于對(duì)所述耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合；

模擬模塊，用于根據(jù)耦合后的流體速度，利用粒子法建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。

8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算模塊用于：利用公式一計(jì)算出所述耦合區(qū)域的流體速度，公式一：其中，r為某點(diǎn)至海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒圓心的距離，a為海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒的半徑，U(t)為無(wú)窮遠(yuǎn)處來(lái)流，θ為某點(diǎn)與來(lái)流之間的夾角。

9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述耦合模塊用于：利用公式二對(duì)所述耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合，公式二：ψ＝χ(δ)ψtarget+[1?χ(δ)]ψcom，其中，ψ∈{u，υ，ω，α}，流體速度(u，v，w)和體積分?jǐn)?shù)函數(shù)α，ψtarget為由勢(shì)流求解器得到的在不同空間的不同時(shí)間的目標(biāo)解；ψcom為在粒子法中通過(guò)求解式得到的數(shù)值解，χ為權(quán)重因子。

10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，包括：所述權(quán)重因子χ根據(jù)公式三獲得，公式三： 其中，δ∈[0，

1]，為局部坐標(biāo)，且 β為耦合區(qū)域強(qiáng)度形狀因子。

11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述模擬模塊，用于：將耦合后的流體速度作為邊界條件輸入至粒子法的離散控制方程以建立所述內(nèi)域數(shù)值模擬模型。

12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括：差值計(jì)算模塊，用于在對(duì)所述耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合之前，對(duì)所述耦合區(qū)域上的多個(gè)點(diǎn)的流體速度以及體積分?jǐn)?shù)函數(shù)進(jìn)行差值取值。

說(shuō)明書(shū)： 一種海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法及裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于流體力學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，更具體地，涉及一種海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法及裝置。背景技術(shù)[0002] 自70年代初以來(lái)，可再生能源在世界一次能源供應(yīng)總量中逐漸占據(jù)重要地位，具體來(lái)說(shuō)，在近年來(lái)，可再生能源一直是全球發(fā)電量的第二大貢獻(xiàn)者。由于風(fēng)力資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程的較為簡(jiǎn)單，可開(kāi)發(fā)量大，從而脫穎而出。近年來(lái)，由于海上風(fēng)速更大且更穩(wěn)定，因此人們逐漸將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向海上風(fēng)電的發(fā)展，同時(shí)關(guān)于海上漂浮式風(fēng)機(jī)(FOWT)的研究越來(lái)越多，其中水動(dòng)力荷載的計(jì)算受到眾多關(guān)注和討論，較為常用的計(jì)算方法為基于勢(shì)流理論的數(shù)值計(jì)算方法和粒子法。[0003] 基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法可以快速計(jì)算波浪的傳播及其對(duì)建筑物的作用，但是勢(shì)流理論是基于波浪的無(wú)黏性假設(shè)的，而在工程中，通常需要在固體邊界及波浪破碎的區(qū)域考慮黏性效應(yīng)，因此基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法對(duì)于復(fù)雜的水工結(jié)構(gòu)勢(shì)流理論計(jì)算方法不太準(zhǔn)確。[0004] 粒子法(SPH)作為拉格朗日無(wú)網(wǎng)格粒子方法，一般將流體域離散成緊湊的拉格朗日粒子，每個(gè)粒子均具有相應(yīng)的質(zhì)量和體積，通過(guò)粒子求和代替核近似中的積分，也稱“粒子近似”?；诤私评碚摵土Ｗ咏评碚?，SPH方法可對(duì)控制方程進(jìn)行離散求解，為獲得更高的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)計(jì)算精度，可在離散控制方程中進(jìn)一步添加耗散項(xiàng)，隨后，在特定的初始條件和邊界條件下，將離散控制方程在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行積分，可獲得SPH控制方程的數(shù)值解。SPH在捕捉多項(xiàng)界面和流固?耦合界面時(shí)具有較高的精度和強(qiáng)魯棒性，可以準(zhǔn)確的計(jì)算自由液面翻卷、波的反射、衍射、破碎和噴濺等復(fù)雜情況下的水動(dòng)力荷載，但由于計(jì)算數(shù)據(jù)的龐大，計(jì)算時(shí)間通常比較長(zhǎng)，不經(jīng)濟(jì)。

[0005] 現(xiàn)有專利CN108846225A公開(kāi)了一種應(yīng)用于直升機(jī)水上迫降的SPH波浪模擬方法，該方法依據(jù)水動(dòng)力學(xué)規(guī)律，根據(jù)波浪形狀給定典型波浪的波形，根據(jù)波形直接計(jì)算出波浪水域各處水粒子的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，包括速度、加速度和壓強(qiáng)等，而無(wú)需預(yù)先造波計(jì)算，達(dá)到推板造波的效果。[0006] 現(xiàn)有專利CN110083866A公開(kāi)了一種建筑物內(nèi)部水淹的模擬系統(tǒng)及方法，該方法基于SPH采用無(wú)網(wǎng)格的光滑粒子動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型的建模，模擬水淹三維動(dòng)態(tài)過(guò)程，避免了網(wǎng)格方法在水體翻轉(zhuǎn)、破碎等復(fù)雜情況下追蹤自由液面時(shí)易于產(chǎn)生失真的不足。[0007] 上述兩個(gè)專利中采用SPH方法計(jì)算水動(dòng)力荷載，計(jì)算精度較為理想，但未解決通過(guò)SPH方法計(jì)算復(fù)雜水工結(jié)構(gòu)水動(dòng)力時(shí)出現(xiàn)的計(jì)算數(shù)據(jù)龐大、計(jì)算效率較低的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容[0008] 基于上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法及裝置，以同時(shí)提升復(fù)雜水工結(jié)構(gòu)下對(duì)水動(dòng)力進(jìn)行數(shù)值模擬的效率和精度。[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法，包括：[0010] 基于研究需求從計(jì)算域中選定內(nèi)域、外域以及內(nèi)域與外域之間的耦合區(qū)域；[0011] 基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法計(jì)算耦合區(qū)域的流體速度；[0012] 對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合；[0013] 根據(jù)耦合后的流體速度，利用粒子法建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。[0014] 可選的，基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法計(jì)算耦合區(qū)域的流體速度，包括：[0015] 利用公式一計(jì)算出耦合區(qū)域的流體速度，公式一：其中，r為某點(diǎn)至海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒圓心的距離，a為

海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒的半徑，U(t)為無(wú)窮遠(yuǎn)處來(lái)流，θ為某點(diǎn)與來(lái)流之間的夾角。

[0016] 可選的，對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合，包括：[0017] 利用公式二對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合，公式二：ψ＝χ(δ)ψtarget+[1?χ(δ)]ψcom，其中，ψ∈{u，v，w，α}，流體速度(u，v，w)和體積分?jǐn)?shù)函數(shù)α，ψtarget為由勢(shì)流求解器得到的在不同空間的不同時(shí)間的目標(biāo)解；ψcom為在粒子法中通過(guò)求解式得到的數(shù)值解，χ為權(quán)重因子。[0018] 可選的，該方法還包括：[0019] 權(quán)重因子χ根據(jù)公式三獲得，公式三： 其中，δ∈[0，1]，為局部坐標(biāo)，且 β為耦合區(qū)域強(qiáng)度形狀因子。

[0020] 可選的，根據(jù)耦合后的流體速度，利用粒子法建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型，包括：[0021] 將耦合后的流體速度作為邊界條件輸入至粒子法的離散控制方程以建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。[0022] 可選的，該方法還包括：[0023] 在對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合之前，對(duì)耦合區(qū)域上的多個(gè)點(diǎn)的流體速度以及體積分?jǐn)?shù)函數(shù)進(jìn)行差值取值。[0024] 基于上述技術(shù)方案，海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法至少具有如下有益效果：[0025] 1、本發(fā)明中通過(guò)將計(jì)算域劃分為內(nèi)域、外域、耦合區(qū)域，利用耦合區(qū)域?qū)⒒趧?shì)流理論產(chǎn)生的波浪信號(hào)特征傳遞至基于粒子法建立的內(nèi)域數(shù)值模型，可同時(shí)提高水動(dòng)力荷載計(jì)算精確度及計(jì)算效率。[0026] 2、本發(fā)明中基于勢(shì)流理論和粒子法提出一種新的水動(dòng)力數(shù)值模擬方法，其中汲取了勢(shì)流理論和粒子法的優(yōu)勢(shì)，可解決單獨(dú)使用粒子法時(shí)引起的計(jì)算效率較低的問(wèn)題，同時(shí)更適用于復(fù)雜水工結(jié)構(gòu)水動(dòng)力的數(shù)值模擬。[0027] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本申請(qǐng)還提出一種海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬裝置，包括：[0028] 選定模塊，用于基于研究需求從計(jì)算域中選定內(nèi)域、外域以及內(nèi)域與外域之間的耦合區(qū)域；[0029] 計(jì)算模塊，用于基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法計(jì)算耦合區(qū)域的流體速度；[0030] 耦合模塊，用于對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合；[0031] 模擬模塊，用于根據(jù)耦合后的流體速度，利用粒子法建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。[0032] 可選的，計(jì)算模塊用于：[0033] 利用公式一計(jì)算出耦合區(qū)域的流體速度，公式一：其中，r為某點(diǎn)至海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒圓心的距離，a為

海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒的半徑，U(t)為無(wú)窮遠(yuǎn)處來(lái)流，θ為某點(diǎn)與來(lái)流之間的夾角。

[0034] 可選的，耦合模塊用于：[0035] 利用公式二對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合，公式二：ψ＝χ(δ)ψtarget+[1?χ(δ)]ψcom，其中，ψ∈{u，v，w，α}，流體速度(u，v，w)和體積分?jǐn)?shù)函數(shù)α，ψtarget為由勢(shì)流求解器得到的在不同空間的不同時(shí)間的目標(biāo)解；ψcom為在粒子法中通過(guò)求解式得到的數(shù)值解，χ為權(quán)重因子。[0036] 可選的，該裝置還包括：[0037] 權(quán)重因子χ根據(jù)公式三獲得，公式三： 其中，δ∈[0，1]，為局部坐標(biāo)，且 β為耦合區(qū)域強(qiáng)度形狀因子。

[0038] 可選的，模擬模塊，用于：將耦合后的流體速度作為邊界條件輸入至粒子法的離散控制方程以建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。[0039] 可選的，該裝置還包括：差值計(jì)算模塊，用于在對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合之前，對(duì)耦合區(qū)域上的多個(gè)點(diǎn)的流體速度以及體積分?jǐn)?shù)函數(shù)進(jìn)行差值取值。[0040] 基于上述技術(shù)方案，海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬裝置至少具有如下有益效果：[0041] 1、本發(fā)明中通過(guò)將計(jì)算域劃分為內(nèi)域、外域、耦合區(qū)域，利用耦合區(qū)域?qū)⒒趧?shì)流理論產(chǎn)生的波浪信號(hào)特征傳遞至基于粒子法建立的內(nèi)域數(shù)值模型，可同時(shí)提高水動(dòng)力荷載計(jì)算精確度及計(jì)算效率。[0042] 2、本發(fā)明中基于勢(shì)流理論和粒子法提出一種新的水動(dòng)力數(shù)值模擬裝置，其中汲取了勢(shì)流理論和粒子法的優(yōu)勢(shì)，可解決單獨(dú)使用粒子法時(shí)引起的計(jì)算效率較低的問(wèn)題，同時(shí)更適用于復(fù)雜水工結(jié)構(gòu)水動(dòng)力的數(shù)值模擬。附圖說(shuō)明[0043] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：[0044] 圖1是本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法的流程圖；[0045] 圖2是本申請(qǐng)一個(gè)具體實(shí)施例的各計(jì)算域的位置選取示意圖；[0046] 圖3是本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的勢(shì)流理論計(jì)算的效果示意圖；[0047] 圖4是本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施例的海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法的流程圖；[0048] 圖5是本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬裝置示意圖；[0049] 圖6是本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施例的海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬裝置示意圖。具體實(shí)施方式[0050] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。[0051] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能理解為限制本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。[0052] 在描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。[0053] 實(shí)施例[0054] 為同時(shí)提升復(fù)雜水工結(jié)構(gòu)下對(duì)水動(dòng)力進(jìn)行數(shù)值模擬的效率和精度，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法。[0055] 在圖1中示出了本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法流程圖，如圖1所示，該方法包括如下步驟：[0056] S1，基于研究需求從計(jì)算域中選定內(nèi)域、外域以及內(nèi)域與外域之間的耦合區(qū)域。[0057] 具體的，由于海上風(fēng)機(jī)一般以圓柱塔架受到的水動(dòng)力荷載作為計(jì)算目標(biāo)，故本申請(qǐng)中采用圓筒作為計(jì)算域邊界形狀，如圖2所示，在該區(qū)域內(nèi)選取劃分內(nèi)域1、外域2、耦合區(qū)域3。[0058] 其中，耦合區(qū)域3可視為內(nèi)域1數(shù)值計(jì)算時(shí)所使用的松弛區(qū)域，通過(guò)耦合區(qū)域3將基于勢(shì)流理論產(chǎn)生的波浪信號(hào)特征如速度、加速度等傳遞至基于粒子法建立的內(nèi)域數(shù)值模型，從而提高計(jì)算效率的準(zhǔn)確度。[0059] S2，基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法計(jì)算耦合區(qū)域的流體速度。[0060] 具體的，基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法通過(guò)以下方式推導(dǎo)得出：如圖3所示的半徑為a的圓柱體，置于速度為U(t)的流場(chǎng)中，其柱坐標(biāo)下的速度勢(shì)函數(shù)的Laplace方程為：[0061] 其中，r為某點(diǎn)至海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒圓心的距離，a為海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒的半徑，θ為某點(diǎn)與來(lái)流之間的夾角，z表示z方向。[0062] 速度分量與速度勢(shì)函數(shù)的關(guān)系為：[0063][0064] 根據(jù)速度分量與速度勢(shì)函數(shù)的關(guān)系可得出Laplace方程的解，即可得到基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法，如公式一：[0065][0066] 其中，U(t)為無(wú)窮遠(yuǎn)處來(lái)流，對(duì)波浪而言，U(t)是周期為T(mén)的正弦函數(shù)。[0067] 根據(jù)上述公式一可計(jì)算出耦合區(qū)域2的流體速度。[0068] S3，對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合。[0069] 本申請(qǐng)中將采用單向耦合的方法在耦合區(qū)域3進(jìn)行耦合，使得內(nèi)域1只接受來(lái)自外域2的波浪信號(hào)，而不會(huì)對(duì)外域波浪場(chǎng)產(chǎn)生干擾。[0070] 具體的，在耦合區(qū)域中，每個(gè)時(shí)間步的流體速度(u，v，w)和體積分?jǐn)?shù)函數(shù)α根據(jù)公式二計(jì)算：[0071] ψ＝χ(δ)ψtarget+[1?χ(δ)]ψcom公式二[0072] 其中，ψ∈{u，v，w，α}，ψtarget是由勢(shì)流求解器，即公式一求解得到的在不同空間的不同時(shí)間的目標(biāo)解；χ為權(quán)重因子，ψcom是在粒子法中通過(guò)求解式得到的數(shù)值解。[0073] 權(quán)重因子χ根據(jù)公式三獲得：[0074][0075] 其中，δ∈[0，1]，為局部坐標(biāo)，且 β為耦合區(qū)域強(qiáng)度形狀因子。

[0076] 具體的，β的取值對(duì)耦合區(qū)域內(nèi)模擬的結(jié)果影響很小，通過(guò)公式二和公式三可以確保在外域邊界，即δ＝0時(shí)的目標(biāo)解ψ＝ψtarget，內(nèi)域的反射和散射波在向外域邊界傳播的過(guò)程中逐步衰減至目標(biāo)波浪，從而避免內(nèi)域?qū)ν庥蜻吔绲挠绊?，即?duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行單向耦合。[0077] ψcom為依據(jù)粒子法的離散方程公式四求解得出，具體內(nèi)容如下：[0078][0079][0080][0081][0082] 其中，ρ，u，p，r，分別表示密度、速度、壓力、位置矢量和體積；下標(biāo)i和j表示粒子編號(hào)；g，T，μ分別表示重力加速度、應(yīng)力張量和動(dòng)力黏性系數(shù)；W為核函數(shù)；h為光滑長(zhǎng)度；c0，ρ0分別為流體聲速及其參考密度。[0083] 根據(jù)該離散控制方程可求得關(guān)于u，，W的解，即ψcom。[0084] S4，根據(jù)耦合后的流體速度，利用粒子法建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。[0085] 將耦合后的流體速度作為邊界條件輸入至粒子法的離散控制方程，即輸入至公式四中，建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。[0086] 在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，方法還包括：[0087] S5，對(duì)所述耦合區(qū)域上的多個(gè)點(diǎn)的流體速度以及體積分?jǐn)?shù)函數(shù)進(jìn)行差值取值。[0088] 需要注意的是，由于基于勢(shì)流理論計(jì)算時(shí)所劃分的網(wǎng)格尺寸較大，數(shù)據(jù)較少，而粒子法所需數(shù)據(jù)龐大，因此在對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合之前，需對(duì)由勢(shì)流理論計(jì)算得到的流體速度(u，v，w)和體積分?jǐn)?shù)函數(shù)α進(jìn)行差值取值，以獲得足夠多的數(shù)據(jù)參與內(nèi)域粒子法的計(jì)算，進(jìn)而提升內(nèi)域粒子法的計(jì)算效率。[0089] 總之，從以上的描述中可以看出，海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法的上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)如下技術(shù)效果：[0090] 1、本發(fā)明中通過(guò)將計(jì)算域劃分為內(nèi)域、外域、耦合區(qū)域，利用耦合區(qū)域?qū)⒒趧?shì)流理論產(chǎn)生的波浪信號(hào)特征傳遞至基于粒子法建立的內(nèi)域數(shù)值模型，可同時(shí)提高水動(dòng)力荷載計(jì)算精確度及計(jì)算效率。[0091] 2、本發(fā)明中基于勢(shì)流理論和粒子法提出一種新的水動(dòng)力數(shù)值模擬方法，其中汲取了勢(shì)流理論和粒子法的優(yōu)勢(shì)，可解決單獨(dú)使用粒子法時(shí)引起的計(jì)算效率較低的問(wèn)題，同時(shí)更適用于復(fù)雜水工結(jié)構(gòu)水動(dòng)力的數(shù)值模擬。[0092] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本申請(qǐng)還提出一種海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬裝置，如圖5所示，該裝置包括選定模塊41、計(jì)算模塊42、耦合模塊43和模擬模塊44。[0093] 選定模塊41，用于基于研究需求從計(jì)算域中選定內(nèi)域、外域以及內(nèi)域與外域之間的耦合區(qū)域。[0094] 計(jì)算模塊42，用于基于勢(shì)流理論的數(shù)值方法計(jì)算耦合區(qū)域的流體速度。[0095] 具體的，計(jì)算模塊42用于：[0096] 利用公式一計(jì)算出耦合區(qū)域的流體速度，公式一：其中，r為某點(diǎn)至海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒圓心的距離，a為

海上漂浮式風(fēng)機(jī)圓筒的半徑，U(t)為無(wú)窮遠(yuǎn)處來(lái)流，θ為某點(diǎn)與來(lái)流之間的夾角。

[0097] 耦合模塊43，用于對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合。[0098] 具體的，耦合模塊43用于：[0099] 利用公式二對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合，公式二：ψ＝χ(δ)ψtarget+[1?χ(δ)]ψcom，其中，ψ∈{u，v，w，α}，流體速度(u，v，w)和體積分?jǐn)?shù)函數(shù)α，ψtarget為由勢(shì)流求解器得到的在不同空間的不同時(shí)間的目標(biāo)解；ψcom為在粒子法中通過(guò)求解式得到的數(shù)值解，χ為權(quán)重因子。[0100] 進(jìn)一步的，權(quán)重因子χ根據(jù)公式三獲得，公式三：其中，δ∈[0，1]，為局部坐標(biāo)，且 β為耦合區(qū)域強(qiáng)度形狀因子。

[0101] 模擬模塊44，用于根據(jù)耦合后的流體速度，利用粒子法建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。[0102] 具體的，模擬模塊44用于：將耦合后的流體速度作為邊界條件輸入至粒子法的離散控制方程以建立內(nèi)域數(shù)值模擬模型。[0103] 在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，裝置還包括差值計(jì)算模塊45。[0104] 差值計(jì)算模塊45，用于在對(duì)耦合區(qū)域的流體速度進(jìn)行耦合之前，需要對(duì)耦合區(qū)域上的多個(gè)點(diǎn)的流體速度以及體積分?jǐn)?shù)函數(shù)進(jìn)行差值取值，以獲得足夠多的數(shù)據(jù)參與內(nèi)域粒子法的計(jì)算，進(jìn)而提升內(nèi)域粒子法的計(jì)算效率。[0105] 應(yīng)當(dāng)理解的是，基于海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬裝置與基于海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬方法的實(shí)施例描述一致，故本實(shí)施例中不再贅述。[0106] 總之，從以上的描述中可以看出，海上漂浮式風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬裝置的上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)如下技術(shù)效果：[0107] 1、本發(fā)明中通過(guò)將計(jì)算域劃分為內(nèi)域、外域、耦合區(qū)域，利用耦合區(qū)域?qū)⒒趧?shì)流理論產(chǎn)生的波浪信號(hào)特征傳遞至基于粒子法建立的內(nèi)域數(shù)值模型，可同時(shí)提高水動(dòng)力荷載計(jì)算精確度及計(jì)算效率。[0108] 2、本發(fā)明中基于勢(shì)流理論和粒子法提出一種新的水動(dòng)力數(shù)值模擬方法及其裝置，其中汲取了勢(shì)流理論和粒子法的優(yōu)勢(shì)，可解決單獨(dú)使用粒子法時(shí)引起的計(jì)算效率較低的問(wèn)題，同時(shí)更適用于復(fù)雜水工結(jié)構(gòu)水動(dòng)力的數(shù)值模擬。[0109] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之。