蔣立輝　李海良

【摘 要】針對(duì)不同的地形對(duì)風(fēng)有不同的影響作用，結(jié)合fluent建立接近真實(shí)地形的模型，建模之后，劃分網(wǎng)格，確定邊界條件。結(jié)合氣象資料確定邊界條件（風(fēng)速風(fēng)向）然后輸入邊界條件，運(yùn)行FLUENT軟件，模擬不平坦地形對(duì)風(fēng)的影響。結(jié)果表明：1該模型能夠清晰的模擬出復(fù)雜地形對(duì)風(fēng)的影響包括壓力和速度。2對(duì)該復(fù)雜地形細(xì)分可以模擬山區(qū)和平原對(duì)風(fēng)的不同影響。3通過(guò)改變輸入邊界條件風(fēng)速風(fēng)向的大小，形象具體的模擬出隨時(shí)間變化復(fù)雜地形對(duì)風(fēng)的研究。

【關(guān)鍵詞】fluent建模；網(wǎng)格；邊界條件；復(fù)雜地形

1 不規(guī)則地形對(duì)風(fēng)的影響

不規(guī)則的地形會(huì)改變風(fēng)的流態(tài)。平坦地形對(duì)風(fēng)特性即風(fēng)速風(fēng)向和紊流的影響；不平坦地形對(duì)風(fēng)特性的影響是變化的。在山區(qū)，地形復(fù)雜，地勢(shì)起伏不平，粗糙度大，大氣流動(dòng)能大量消耗于克服摩擦力。相反，在平原區(qū)，地形單一，地勢(shì)平擔(dān)，粗糙度較小，摩擦力比山區(qū)小。這樣就形成了山區(qū)和平原區(qū)對(duì)風(fēng)的不同影響[1]。

2 CFD的研究現(xiàn)狀

相對(duì)于中尺度模式模型尺度比較粗糙；近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)能力的增強(qiáng)，越來(lái)越多氣象領(lǐng)域的研究都開(kāi)始采用以往用于空氣動(dòng)力學(xué)精細(xì)流場(chǎng)計(jì)算的計(jì)算流體力學(xué)CFD 模式。CFD模式具有成熟的網(wǎng)格生成模塊，能夠自適應(yīng)地生成各種復(fù)雜地形上的貼體網(wǎng)格，以及強(qiáng)大的后處理模塊用于顯示局部的復(fù)雜流動(dòng)等優(yōu)勢(shì)。在模擬復(fù)雜地形條件下的邊界層流場(chǎng)的尺度方面更為細(xì)致。目前CFD 技術(shù)廣泛應(yīng)用于風(fēng)工程分析、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、城市風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)及空氣污染物擴(kuò)散等方面。Kazuya等通過(guò)CFD 數(shù)值模擬的方法對(duì)城市不同功能區(qū)域的熱環(huán)境進(jìn)行了模擬，并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明模擬效果與城市實(shí)際的熱環(huán)境分布比較符合。Rajagopalan P建立了一個(gè)微氣候 CFD 模型，發(fā)現(xiàn)在建筑布局中有高塔的存在可以有效的增強(qiáng)街谷風(fēng)速，降低溫度[2]。雖然CFD模式在小尺度甚至微尺度環(huán)境的風(fēng)場(chǎng)模擬有較高的精度，但是普遍存在一個(gè)問(wèn)題是CFD模式的邊界輸入場(chǎng)設(shè)定靈活性欠佳，大部分研究采用理想化試驗(yàn)條件，再?gòu)?fù)雜一點(diǎn)可以使用UDF（User Defined Function）功能將輸入條件定義為特定函數(shù)表達(dá)形式，但是對(duì)于實(shí)際風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的模擬，缺乏真實(shí)性。

3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

建立模型具體步驟1生成高程數(shù)據(jù)DEM2地形三維坐標(biāo)的預(yù)處理3Gambit建模：Gambit建模一般順序可以為點(diǎn)、線(xiàn)、面、體，然后劃分網(wǎng)格，確定邊界條件。也可以通過(guò)直接建立體，然后劃分網(wǎng)格，再其次確定邊界條件。Gambit建立體的時(shí)候相對(duì)比較繁瑣，可以通過(guò)與其他軟件結(jié)合，利用gambit劃分網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行操作，可以結(jié)合CAD和3Dmax先建立體，再倒入gambit劃分網(wǎng)格。另外gambit對(duì)于簡(jiǎn)單模型可以直接繪制，但對(duì)于地形復(fù)雜模型，常規(guī)方法工作量大，GAMBIT提供了后臺(tái)運(yùn)行的建模功能，通過(guò)編寫(xiě)journal文本，可以實(shí)現(xiàn)模型的自動(dòng)生成[3]。本文通過(guò)MARLAB程序?qū)崿F(xiàn)journal文件的自動(dòng)生成。

蘭州是一個(gè)典型的帶狀城市，由于“兩山夾一河”興隆山、馬銜山、莊浪河的特殊地形地貌，使得城市發(fā)展空間受到很大局限，空間不足成為制約加快發(fā)展的一大瓶頸難題。該地區(qū)屬典型的溫帶半干旱大陸性氣候，四季分明，陽(yáng)光充足，冬季寒冷干燥，春季多風(fēng)少雨，夏無(wú)酷暑，秋季溫涼。由氣象資料的該地年平均氣溫6.9℃，月平均氣溫-7.3℃，七月平均氣溫20.5℃；夏秋多東南風(fēng)，冬春多西北風(fēng)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，年平均風(fēng)速2.3m/s。

建立模型選取中川機(jī)場(chǎng)附近的地形（6KM*6km）。

前面已經(jīng)詳細(xì)敘述了模型的建立步驟，在此不再進(jìn)行詳細(xì)描述。運(yùn)行JOURNAL文件以后生成的地形網(wǎng)格。

生成地形網(wǎng)格最高點(diǎn)與最低點(diǎn)實(shí)際相差100米左右，為模擬小起伏地形的風(fēng)作了鋪墊。然后在地形的基礎(chǔ)上建立了一個(gè)高度1000的三維模型，劃分網(wǎng)格間距為100的體網(wǎng)格。劃分網(wǎng)格可以采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格同時(shí)可以采用三角形四邊形六邊形的劃分等，本文采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對(duì)模型進(jìn)行劃分。設(shè)置邊界條件如下做左側(cè)為進(jìn)口，右側(cè)為出口，其他面為固體邊界條件。進(jìn)口設(shè)置為五米每秒的風(fēng)速入口。為了此次模擬更加穩(wěn)定真實(shí)，設(shè)置殘差監(jiān)視器，初始迭代次數(shù)為50次，修改殘差監(jiān)視器參數(shù)，隨著迭代次數(shù)的增加，XYZ方向的速度分量趨于平緩，但仍然有些許不足，修改殘差收斂標(biāo)準(zhǔn)，將迭代次數(shù)改為100，在此進(jìn)行迭代運(yùn)算，最終使XYZ速度分量趨于平緩。由于本文圖表較多省略殘差監(jiān)視器趨于穩(wěn)定的圖像。

輸出地形表面的壓力分布云圖如圖1所示，清晰可見(jiàn)隨著地形的升高，壓力隨之增大，另一方面也說(shuō)明了選取地形的復(fù)雜性，左下角為山，左上至中部地區(qū)為平原，中部地區(qū)至右上地區(qū)為起伏的山地。

為了更加直觀的了解地形對(duì)風(fēng)的影響，分別提取Z=1980、Z=1990、Z=2000、Z=2050、Z=2128、Z=2150、Z=2200平面的速度矢量圖、速度分布云圖和壓力分布云圖。

左上方是對(duì)應(yīng)z=1980的速度矢量圖，右上方是z=1980和z=1990耦合的速度矢量圖，左下方為z=1980，、z=1990、z=2000耦合的速度矢量圖，右下方為z=1980、z=1990、z=2000、z=2050耦合的速度矢量圖。選取多個(gè)平面耦合的方式，更加形象具體的再現(xiàn)風(fēng)隨著高度的增加，是如何變化的。隨著高度的增加，速度矢量圖的顏色由淺及深，從左下角向右上方移動(dòng)，速度變得越來(lái)越大。

與此相對(duì)應(yīng)的是速度分布云圖，由于顏色較淺，上表面的速度分布云圖遮擋住了下表面的速度分布云圖，但是從整體上依然能看出隨著地形的升高，部分區(qū)域顏色由淺藍(lán)色變成黃色，這證明了隨著地形的升高，速度逐漸增大的趨勢(shì)。

該圖片上方為z=2150 的速度矢量圖，下方為z=2200的速度矢量圖。由于所選擇區(qū)域的復(fù)雜性（部分地區(qū)為平原，部分地區(qū)為山地），平均海拔以及最高海波之間相差一百多米，所以選擇z=2150和z=2200的平面，進(jìn)而繪制其速度矢量圖，由于其海拔較高，所以繪制的速度矢量圖更加直觀，清晰可見(jiàn)z=2150平面左下部分和右上部分速度較小，而在中間部位則有顯著的速度變化趨勢(shì)。相比較z=2150平面而言，平面z=2200上的速度矢量圖則更加復(fù)雜，左下角和中部地區(qū)風(fēng)速相對(duì)較小，而右上方和中部地區(qū)附近有較大的風(fēng)。能夠預(yù)測(cè)到風(fēng)向和風(fēng)速的變化的劇烈程度，由于做了理想的模擬，忽略了空氣中的摩擦、熱量的損失等，盡管模擬已經(jīng)初見(jiàn)成效，但有待進(jìn)一步提高。

4 結(jié)論和展望

本文模擬了不平坦地形對(duì)風(fēng)的影響，通過(guò)繪制不同高度層上的壓力云圖和速度云圖，較好的分析出了地形對(duì)風(fēng)的抬升作用。同時(shí)間接的模擬出了平原和山區(qū)對(duì)分的不同影響。所存在的不足之處，模型邊界條件的確定不與實(shí)際相差較遠(yuǎn)。為風(fēng)場(chǎng)的選址，以及預(yù)測(cè)風(fēng)切變等提供了依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林敬凡，胡秀英.河南省地形對(duì)風(fēng)的影響[J].氣象，1990，05：30-35.

[2]李軍，胡非，程雪玲，朱蓉.CFD在復(fù)雜地形風(fēng)能開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2013，07：1250-1256.

[3]章博，陳國(guó)明，孔令圳.一種真實(shí)地形計(jì)算流體力學(xué)網(wǎng)格生成方法[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，05：104-108.

[責(zé)任編輯：田吉捷]

【摘 要】在電力設(shè)備上工作時(shí)，為了保證工作人員的人身安全，防止誤操作事故的發(fā)生，電力生產(chǎn)中的各項(xiàng)操作、檢修、維護(hù)、試驗(yàn)等操作都必須使用兩票（操作票、工作票），但在兩票的填寫(xiě)和使過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】電力設(shè)備；兩票；問(wèn)題

0 引言

工作票是允許在電力設(shè)施上工作的書(shū)面命令，是實(shí)施安全組織措施和技術(shù)措施的書(shū)面依據(jù)；倒閘操作票是運(yùn)行值班人員進(jìn)行倒閘操作時(shí)的書(shū)面依據(jù)，是防止誤操作，保障人身、電網(wǎng)和設(shè)備安全的重要措施。因此，在電力生產(chǎn)中實(shí)行工作票、操作票制度是安全生產(chǎn)的前提和保證。正確規(guī)范填寫(xiě)和使用“兩票”在電力行業(yè)是極其重要的。但是在“兩票”的填寫(xiě)和執(zhí)行中存在諸多問(wèn)題。

1 工作票在填寫(xiě)與執(zhí)行中存在的問(wèn)題及解決辦法

1.1 工作票在填寫(xiě)與執(zhí)行中存在的問(wèn)題

1）工作票內(nèi)容填寫(xiě)不清、字跡潦草；票內(nèi)需填寫(xiě)的項(xiàng)目不填，讓其空白；設(shè)備名稱(chēng)、編號(hào)、接地線(xiàn)位置、日期時(shí)間、動(dòng)詞等任意涂改。

2）變電站在填工作票時(shí)經(jīng)常由許可人填寫(xiě)，有時(shí)先停電工作，許可人之后再補(bǔ)寫(xiě)工作票，補(bǔ)寫(xiě)完之后再進(jìn)行簽發(fā)。

3）安全措施欄填寫(xiě)應(yīng)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)名稱(chēng)及隔離開(kāi)關(guān)名稱(chēng)不全；設(shè)備名稱(chēng)編號(hào)填寫(xiě)與設(shè)備實(shí)際名稱(chēng)編號(hào)不相符；安全技術(shù)措施不完善或錯(cuò)誤；接地線(xiàn)位置不正確或數(shù)量不夠起不到防止突然來(lái)電對(duì)工作人員的傷害；對(duì)接地線(xiàn)、標(biāo)示牌、遮攔沒(méi)有填寫(xiě)具體數(shù)量。

4）有的工作票中一人兼多職，既是工作票簽發(fā)人，又是工作負(fù)責(zé)人或許可人。

5）線(xiàn)路工作票許可時(shí)：工作許可人在線(xiàn)路可能受電的各方面都拉閘停電，未掛好接地線(xiàn)時(shí)，就發(fā)出許可工作的命令。

6）在變電工作票許可時(shí)，許可人完成現(xiàn)場(chǎng)安全措施后，沒(méi)有會(huì)同工作負(fù)責(zé)人到現(xiàn)場(chǎng)再次檢查所做的安全措施，對(duì)具體的設(shè)備沒(méi)有指明實(shí)際的隔離措施，未證明檢修設(shè)備確無(wú)電壓，就允許工作。

7）工作票許可完后，工作負(fù)責(zé)人向工作班人員只交待工作內(nèi)容、人員分工，未交待帶電部位和現(xiàn)場(chǎng)安全措施，沒(méi)有履行確認(rèn)手續(xù)，就開(kāi)始工作的。

8）一份工作票，延期手續(xù)辦理多次。

9）工作票工作間斷欄：辦理多日有效的工作票，辦理了終結(jié)手續(xù)，但次日未辦理工作許可，即第二天開(kāi)工未經(jīng)工作許可人許可開(kāi)工。

10）工作票終結(jié)欄：工作負(fù)責(zé)人沒(méi)有履行工作票終結(jié)手續(xù)，工作許可人未在工作票終結(jié)欄簽名，并填寫(xiě)工作終結(jié)時(shí)間，就加蓋已執(zhí)行章。

11）無(wú)工作票工作：一是，有工作票，但在工作期間私自擴(kuò)大工作范圍，更改工作任務(wù)，變更安全措施，而未履行正常的變更手續(xù)，造成實(shí)際上無(wú)票工作。二是，個(gè)別工作票簽發(fā)人認(rèn)為工作多，為了方便，一次性簽發(fā)多張空白工作票，放在施工現(xiàn)場(chǎng)供檢修人員隨時(shí)填寫(xiě)使用，這就失去了工作票嚴(yán)肅性，看似有票實(shí)則無(wú)票。三是，有時(shí)幾個(gè)單位同時(shí)在一條停電線(xiàn)路上工作，認(rèn)為辦一張工作票就行，這也是無(wú)票工作。

1.2 解決辦法

1）工作票內(nèi)容填寫(xiě)正確、清楚，不得任意涂改，每一份工作票簽發(fā)方和許可方修改均不得超過(guò)2處，設(shè)備名稱(chēng)、編號(hào)、接地線(xiàn)位置、日期時(shí)間、動(dòng)詞等不得改動(dòng)。

2）工作票應(yīng)由工作負(fù)責(zé)人填寫(xiě)，也可由工作票簽發(fā)人填寫(xiě)。已簽發(fā)的工作票，未經(jīng)簽發(fā)人同意，不得擅自修改。

3）在一張變電工作票中，工作票簽發(fā)人、工作負(fù)責(zé)人、工作許可人三者不得互相兼任。在一張線(xiàn)路工作票中，工作票簽發(fā)人和工作許可人不得兼任工作負(fù)責(zé)人。

4）變電工作票許可時(shí)，工作許可人在完成現(xiàn)場(chǎng)安全措施后，應(yīng)會(huì)同工作負(fù)責(zé)人到現(xiàn)場(chǎng)再次檢查所做的安全措施，證明檢修設(shè)備確無(wú)電壓。對(duì)工作負(fù)責(zé)人指明帶電設(shè)備的位置和注意事項(xiàng)。

5）線(xiàn)路工作票許可時(shí)，工作許可人應(yīng)在線(xiàn)路可能受電的各方面都拉閘停電，并做好安全措施后，方能發(fā)出許可工作的命令。

6）工作票許可手續(xù)完成后， 工作負(fù)責(zé)人應(yīng)向工作班成員交待工作內(nèi)容、人員分工、帶電部位和現(xiàn)場(chǎng)安全措施，進(jìn)行危險(xiǎn)點(diǎn)告知。并履行確認(rèn)手續(xù)，方可開(kāi)始工作。

7）工作票延期：若工作票需要延期，工作負(fù)責(zé)人宜在工期尚未結(jié)束以前向運(yùn)行值班負(fù)責(zé)人提出延期申請(qǐng)后，履行延期手續(xù)。第一、二種工作票只能延期一次，若延期后工作仍未完成，應(yīng)終結(jié)工作票或重新辦理新工作票。帶電作業(yè)工作票不準(zhǔn)延期。

8）工作間斷：每日收工，工作人員全部撤離工作現(xiàn)場(chǎng)，清理工作現(xiàn)場(chǎng)，工作負(fù)責(zé)人填寫(xiě)記錄并將工作票交回運(yùn)行值班人員。次日復(fù)工時(shí)，工作負(fù)責(zé)人應(yīng)經(jīng)值班人員許可，取回工作票，重新復(fù)核安全措施無(wú)誤后方可工作。

9）工作票終結(jié)：工作負(fù)責(zé)人檢查工作現(xiàn)場(chǎng)已恢復(fù)至開(kāi)工前狀態(tài)，驗(yàn)收合格。交由工作許可人審核無(wú)誤后，填明工作終結(jié)時(shí)間，經(jīng)雙方簽字，且工作許可人在工作終結(jié)一欄加蓋“已執(zhí)行”章，完成工作終結(jié)手續(xù)。

10）在工作現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，工作人員一定要按照工作票所列內(nèi)容進(jìn)行工作，工作現(xiàn)場(chǎng)所做安措、圍欄等都要與工作票所列內(nèi)容相符，不能私自增加工作內(nèi)容、不能一票多用、不能隨意變更工作負(fù)責(zé)人及工作班組人員。

2 操作票在填寫(xiě)與執(zhí)行中存在的問(wèn)題及解決辦法

2.1 操作票在填寫(xiě)與執(zhí)行中存在的問(wèn)題

1）在填在填寫(xiě)操作票時(shí)字跡潦草；操作票上對(duì)一些動(dòng)詞、設(shè)備名稱(chēng)隨意修改；操作票編號(hào)沒(méi)有按要求進(jìn)行編號(hào)，存在缺號(hào)、調(diào)號(hào)。

2）操作票上簽名，蓋章、打“√”不符合操作票填寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)。操作人、監(jiān)護(hù)人簽名有漏簽或代簽；操作票執(zhí)行完后蓋章，有的漏蓋或蓋錯(cuò)位置；操作票操作完一項(xiàng)需打“√”的，有的漏打“√”，有的沒(méi)打“√”或者是操作完之后補(bǔ)打“√”；操作票作廢票有的不加蓋作廢章或作廢章蓋錯(cuò)位置；操作票上需填寫(xiě)操作時(shí)間，有的填寫(xiě)不全，有的沒(méi)有填寫(xiě)或填寫(xiě)錯(cuò)誤。

3）操作票內(nèi)容填寫(xiě)不規(guī)范，在填寫(xiě)操作任務(wù)時(shí)沒(méi)有按調(diào)度術(shù)語(yǔ)進(jìn)行填寫(xiě)；一張操作票填寫(xiě)多個(gè)操作任務(wù)；所填寫(xiě)設(shè)備名稱(chēng)沒(méi)有按雙重編號(hào)（電壓等級(jí)加設(shè)備名稱(chēng)）進(jìn)行填寫(xiě)；操作票并項(xiàng)；接地線(xiàn)未寫(xiě)明裝設(shè)具體地點(diǎn)及組數(shù)；所掛票示牌、警示牌沒(méi)有填寫(xiě)具體體位置及數(shù)量。