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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利考虑大气稳定度的风浪环境下漂浮式风机模拟分析方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120409360B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510918584.9，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权考虑大气稳定度的风浪环境下漂浮式风机模拟分析方法是由王军栋;薛宇;薛磊;曹飞飞;史宏达;王俊荣设计研发完成，并于2025-07-04向国家知识产权局提交的专利申请。

本考虑大气稳定度的风浪环境下漂浮式风机模拟分析方法在说明书摘要公布了：本发明涉及漂浮式风机载荷模拟领域，尤其是一种考虑大气稳定度的风浪环境下漂浮式风机模拟分析方法，包括：WRF风场数据模拟；WRF‑SWAN波浪场模拟；风场模拟的关键参数计算；WRF‑TurbSim风场模拟；OpenFAST模拟与分析。在传统风场驱动基础上，本发明引入理查森数计算与大气稳定度分类方法，结合频谱反演与自适应拟合机制，提取工程风速谱模型的关键参数，建立WRF输出与TurbSim输入之间的参数映射关系。通过在TurbSim中开发理查森数驱动的扰动构造模块，实现了多稳定度条件下风速扰动的自适应生成，提升了模拟风速场在剖面结构与谱特征上的物理一致性与工程适应性。最终结合OpenFAST平台完成风浪耦合输入下的漂浮式风机载荷分析，支撑复杂海况下的系统响应评估与结构设计优化。

本发明授权考虑大气稳定度的风浪环境下漂浮式风机模拟分析方法在权利要求书中公布了：1.一种考虑大气稳定度的风浪环境下漂浮式风机模拟分析方法，其特征是，包括： （1）WRF风场数据模拟； 嵌套域设置，通过建立三层嵌套区域，风电场选址地作为中心，最内层为风电场所在域，最内层域分辨率为1km，采用双向嵌套方法；使用高分辨率地形和气象数据预处理，并结合敏感性测试优化参数化方案，确保模拟效果与测风塔数据相一致；模拟结果通过插值获得高时间分辨率的海面风速和不同高度层的数据； （2）WRF-SWAN波浪场模拟； 风场数据经过质量校验和异常值剔除后，使用SWAN模型进行波浪场模拟；定义计算域及网格参数，采用现代物理过程模型来模拟波浪能量传递；通过设置相应的波谱和边界条件，生成适合的波浪输出，便于后续的OpenFAST读取； （3）WRF-TurbSim风场模拟； 基于WRF模拟结果，使用TurbSim生成风文件；提取气象变量，并进行插值与空间掩膜处理，计算梯度理查森数和脉动应力关键参数，评估风场稳定性；将气象参数整合至TurbSim输入文件中，运行生成二进制风文件用于OpenFAST； WRF-TurbSim风场模拟的风场关键参数的具体步骤如下： 步骤1:打开WRF输出文件， 使用netCDF4库打开WRF模型生成的输出文件，以读取所需的气象变量；这一步确保文件以只读模式打开，以便后续安全读取数据； 步骤2:设置时间范围， 通过设置时间索引切片定义需要提取的数据时段； 步骤3:定义气象变量， 提取WRF输出中的关键气象变量，包括位温、垂直风速、水平风速、地面高度、地表风速、边界层高度，以进行后续分析； 步骤4:设置地理范围， 设定分析区域的地理边界，通过指定最小和最大纬度、经度确定感兴趣区域； 步骤5:插值计算， 在设定的高度层上，通过插值方法计算提取的气象变量在该高度的值；这一步骤可以确保在特定高度上获取所需的气象参数，以便于在OpenFAST中进行风能模拟； 步骤6:应用空间掩膜， 对提取结果进行空间掩膜处理，以专注于感兴趣区域的气象参数，剔除不在指定区域内的值； 步骤7:计算重要气象参数， 利用提取的气象参数，计算梯度理查森数、脉动应力重要指标；梯度理查森数用于评估大气稳定性，而脉动应力用于分析风速脉动对气象过程的影响； 步骤8：基于大量LES模拟、野外观测的标准，确定稳定性状态分类标准； 步骤9：风谱反推与参数拟合， 通过对WRF模拟结果进行快速傅里叶变换，提取局地风速扰动的频谱特性，并将谱信息嵌入TurbSim输入参数中，实现与标准IEC谱不同的用户自定义风速谱生成，提高漂浮式风机在非IEC风况下的模拟精度； 步骤10：根据WRF分辨率的不同，提供两种剖面扰动重构的方法；一种是，当WRF的分辨率不足的情况下，根据状态匹配风廓线函数；第二种是，直接采用WRF的垂向风速分布通过插值拟合，然后叠加扰动项，用于WRF数据粒度足够的场景； 步骤11:TurbSim代码修改与运行， 修改源代码以支持自定义风谱和风廓线，修改风速谱选择逻辑，添加匹配功能：检验风谱模型与Richardson数的匹配，在TurbSim的输入文件inp中，将WrADFF设置为‘TRUE’，TurbModel设置为USRVKM，将风场类型设定为USR；需要结合WRF计算的相关大气参数文件；指定Profiler文件，该文件应该包含从WRF输出中获得的风速和相关气象参数；按照高度递增，添加各个高度层的风速、风向和风速标准差参数； 步骤12：设置非IEC气象边界条件， 在TurbSim配置文件中，设置目标区域的梯度理查森数、轮毂高度下的脉动应力参数； 步骤13：运行TurbSim生成风文件， 运行TurbSim并生成OpenFAST可以读取的bts文件； （4）.OpenFAST模拟与分析； 在OpenFAST中配置所需的风和波浪文件路径，设置为二进制TurbSim格式，并运行模拟；通过MATLAB或PyDatView进行后续数据分析，支撑风电项目的设计优化。

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