1.一种适用于复杂地形的污染物扩散模拟方法,其特征在于,包括步骤:S1、根据卫星图像高程数据,生成复杂地形区域计算网格,复杂地形区域包括计算域;S2、针对计算域的侧边界面和顶面,构建和动态调整气象数据耦合边界条件;S3、基于雷诺时均方程模型驱动软件进行计算,生成计算域污染物扩散过程的流场数据;步骤S1包括构建计算域内的非地形构筑物几何模型;步骤构建计算域内的非地形构筑物几何模型包括获取计算域内的非地形构筑物实测数据,非地形构筑物类型包括厂区、建筑物、障碍物,根据非地形构筑物实测数据,分类构建构筑物模型;步骤根据非地形构筑物实测数据,分类构建构筑物模型包括当获取的构筑物实测数据为建筑物实测数据时,基于流动模拟影响因子,查找并确定建筑物增强构建结构数据,结合建筑物增强构建结构数据进行建筑物模型构建;当获取的构筑物实测数据为厂区时,识别厂区构建结构类型并标记污染物排放源,构建厂区模型;当获取的构筑物实测数据为障碍物时,构建障碍物模型并确定对气流的遮挡范围;步骤S2包括采集并处理计算域的气象信息数据,所述气象信息数据包括风场信息数据;根据所述风场信息数据拟合风速廓线,构建包含地形-气象耦合的边界条件集;还包括修正风速廓线模型,所述修正风速廓线模型包括基于地形特征坡度参数、粗糙度参数与风速廓线参数结合修正风速廓线模型。
2.根据权利要求1所述的适用于复杂地形的污染物扩散模拟方法,其特征在于,步骤根据卫星图像高程数据,生成复杂地形区域计算网格包括:获取卫星数字高程数据,构建复杂地形区域几何模型;加载复杂地形区域几何模型和非地形构筑物几何模型,生成复杂地形区域计算网格。
3.根据权利要求2所述的适用于复杂地形的污染物扩散模拟方法,其特征在于,步骤获取卫星数字高程数据,构建复杂地形区域几何模型包括:基于卫星遥感数据平台,依据模拟区域的经纬度范围和精度要求,筛选并获取卫星数字高程数据;预处理所述卫星数字高程数据,所述预处理包括对所述卫星数字高程数据进行坐标系统一并转换为目标投影坐标系、进行数据拼接和异常值修正,生成预处理卫星数字高程数据;导入所述预处理卫星数字高程数据,基于卫星数字高程数据离散点,构建连续的三维复杂地形几何曲面,形成复杂地形区域几何模型。
4.根据权利要求2-3任意一项所述的适用于复杂地形的污染物扩散模拟方法,其特征在于,步骤加载复杂地形区域几何模型和非地形构筑物几何模型,生成复杂地形区域计算网格包括:加载复杂地形区域几何模型和非地形构筑物几何模型,确定计算域范围;获取网格生成控制参数,确定全局网格尺寸及局部加密策略;识别污染物标记点,确定加密区域和局部网格加密规则;剖分几何模型生成复杂地形区域计算网格,检测所述复杂地形区域计算网格,当检测结果不满足预设条件时,优化调整加密参数,当检测结果满足预设条件时,输出复杂地形区域计算网格。
5.根据权利要求1所述的适用于复杂地形的污染物扩散模拟方法,其特征在于,步骤针对计算域的侧边界面和顶面,构建和动态调整气象数据耦合边界条件包括:风速廓线方程为 ,其中, U 为高度 Z 处的风速, U r 为参考高度 Z r 处的平均风速,α是风切变系数;针对计算域的侧边界面和顶面,实时动态调整风切变系数,对应构建边界条件。
6.根据权利要求5所述的适用于复杂地形的污染物扩散模拟方法,其特征在于,拟合风速廓线包括:确定间隔时刻,获取间隔时刻不同高度层的风速数据;代入风速数据至风速廓线方程,求解所述 U r 和风切变系数,具体为对所述风速廓线方程取对数: ,转化为线性拟合 ,通过最小二乘法计算系数b和α,得到 U r ,完成风速廓线拟合。
7.根据权利要求6所述的适用于复杂地形的污染物扩散模拟方法,其特征在于,所述修正风速廓线模型包括:地形坡度对参考速度的修正为 , 为修正后的参考速度, θ 为地形坡度, k 1 为地形坡度修正系数, 坡度符号函数,上坡为正,下坡为负;粗糙度对风切变系数的修正为 , α corr 为修正后的风切变系数, z 0 为下垫面粗糙度长度, k 2 为地形粗糙度修正系数, z 0,ref 为参考粗糙度长度。
8.根据权利要求1所述的适用于复杂地形的污染物扩散模拟方法,其特征在于,步骤基于雷诺时均方程模型驱动软件进行计算,生成计算域污染物扩散过程的流场数据包括:基于所述边界条件,设置雷诺时均方程模型求解器参数和湍流模型;驱动软件对所述计算域进行数值求解;计算收敛后,进行后处理,得到污染物扩散流场数据。
9.一种适用于复杂地形的污染物扩散模拟系统,其特征在于,应用如权利要求1-8任意一项所述的方法。