南京信息工程大學劉振鑫獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京信息工程大學申請的專利一種城市三維街谷內非均一溫度場預測方法及裝置獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119989736B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-02發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510451561.1,技術領域涉及:G06F30/20;該發明授權一種城市三維街谷內非均一溫度場預測方法及裝置是由劉振鑫;涂墨新;曹天元;張雯茜;鐘璇慧;王孜澈設計研發完成,并于2025-04-11向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種城市三維街谷內非均一溫度場預測方法及裝置在說明書摘要公布了:本發明公開一種城市三維街谷內非均一溫度場預測方法及裝置,方法包括:構建城市三維街谷模型,并劃分為若干表面區;計算各表面區的天空視野參數;生成各表面區的陰影分布場;根據各表面區的天空視野參數和陰影分布場,獲得各表面區的太陽短波輻射通量和地面長波輻射通量;計算各表面區的感熱通量和潛熱通量;根據各表面區的感熱通量、潛熱通量、太陽短波輻射通量和地面長波輻射通量,生成非均一溫度場;基于各表面區的陰影分布場,劃分光照區和陰影區;基于非均一溫度場計算光照區和陰影區的平均溫度。本發明實現了城市三維街谷內非均一溫度場的實時、準確預測,并降低了計算資源的消耗。
本發明授權一種城市三維街谷內非均一溫度場預測方法及裝置在權利要求書中公布了:1.一種城市三維街谷內非均一溫度場預測方法,其特征在于,包括: 構建城市三維街谷模型,并劃分為若干表面區; 計算各表面區的天空視野參數; 生成各表面區的陰影分布場; 根據各表面區的天空視野參數和陰影分布場,獲得各表面區的太陽短波輻射通量和地面長波輻射通量; 計算各表面區的感熱通量和潛熱通量; 根據各表面區的感熱通量、潛熱通量、太陽短波輻射通量和地面長波輻射通量,生成非均一溫度場; 基于各表面區的陰影分布場,劃分光照區和陰影區;基于非均一溫度場計算光照區和陰影區的平均溫度; 其中,構建城市三維街谷模型,并劃分為若干表面區,包括: S11、獲取城市目標區域的街道參數; S12、根據模型假設與街道參數,構建城市三維街谷模型,并得到模型各表面區的解析方程,其中,模型假設包括:(1)建筑物均為單獨、固定位置的,有一定長、寬、高的長方體;(2)模型中的地面為無限延展的平面;(3)建筑物模型的長寬高延長線均平行于坐標軸;模型各表面區的解析方程為: , 其中,X、Y、Z分別表示三維坐標系中的坐標位置;x neg 、y neg 、z neg 分別表示建筑物模型中數值最小的、最靠近三個坐標軸負方向的端點坐標;L、W、H分別表示建筑物模型沿三個坐標軸正方向的長、寬、高; S13、對構建的城市三維街谷模型的表面區進行劃分,包括:十字路口中心地面區域為GR1區;從十字路口向外延展一個道路寬度的地面區域為GR2區;街谷內剩余地面區域為GR3區;從十字路口向外延展一個建筑物高度的墻面區域為WA1區;街谷內剩余墻面區域為WA2區;建筑物屋頂為RF區; 計算各表面區的感熱通量和潛熱通量,包括: S51、基于模型假設,構建多層湍流熱量交換模型,其中,模型假設包括:假設整個城市冠層大氣頂高于建筑物高度,并將冠層大氣區分為高度低于建筑物高度的內冠層大氣和高度高于建筑物高度的外冠層大氣; S52、基于構建的多層湍流熱量交換模型,得到各表面區的感熱通量和潛熱通量的計算公式: , , 其中,為表面區的感熱通量;為表面區的潛熱通量;為大氣數值模式第一層的大氣密度;為單位質量干空氣熱容;為常溫下單位質量水汽的相變潛熱;為表面區與冠層大氣間的空氣動力學阻抗系數;為表面區的面積占總表面面積的權重系數;為表面區i的濕潤表面的面積與表面區i總面積的比值;為表面區的溫度;為表面區的比濕;為內冠層大氣或外冠層大氣的溫度,為內冠層大氣或外冠層大氣的比濕;當代表RF區時,為外冠層大氣;否則,為內冠層大氣; S53、基于假設內外冠層大氣中空氣的熱儲量為0,且墻面不參與潛熱傳輸過程,得到不同表面區與城市冠層大氣間的能量平衡關系式,并求解未知變量、、和,得到各表面的感熱通量與潛熱通量,不同表面區與內外冠層大氣間的能量平衡關系式具體如下: , , , , 其中,為GR1區的感熱通量,為GR2區的第s塊表面的感熱通量,為GR3區的第s塊表面的感熱通量,為外冠層大氣的感熱通量,為內冠層大氣的感熱通量,為GR1區的潛熱通量,為GR2區的第s塊表面的潛熱通量,為GR3區的第s塊表面的潛熱通量,為外冠層大氣的潛熱通量,為內冠層大氣的潛熱通量;、、、通過以下計算表達式得到: , , , , 其中,、分別為上層大氣的溫度和比濕;、分別為外冠層大氣與上層大氣間的空氣動力學阻抗系數和內冠層大氣與外冠層大氣間的空氣動力學阻抗系數;、分別為外冠層大氣的溫度和內冠層大氣的溫度,、分別為外冠層大氣的比濕和內冠層大氣的比濕。
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