CN107368937A - 基于虚拟现实的风电流场显示方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于风电技术领域,尤其涉及一种基于虚拟现实的风电流场显示方法、装置及系统,该方法包括:基于融合有风力机模型的具有3D效果显示的包括地形地貌、海浪的风电场模型获取流过地表和风力机的流线信息及风力机及叶片表面的压力数据;基于风力机模型及获取的风力机及叶片表面的压力数据,进行结构载荷和震动模态计算分析,获取最大载荷及相应模态信息;将获取的流过地表和风力机的流线信息及最大载荷及相应模态信息,分别用于风电场模型中3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示;将包括3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示的风电场完整3D效果显示与虚拟现实设备关联,用以风电场的虚拟现实。本发明提高了风电场演示的效果及用户体验。
Description
技术领域
本发明属于风电技术领域,尤其涉及一种基于虚拟现实的风电流场显示方法、装置及系统。
背景技术
目前,风电信息监控一般采用SCADA(Supervisory Control And DataAcquisition,数据采集与监视控制系统)进行风电场数据信息监控,数据信息的呈现方式一般以数值及文字为主,基于技术交流及技术培训的需要,风电场信息常被用于相关技术人员培训及演示,由于数据的直观性及用户体验较差,所以通常难以达到预期的效果,有待进一步改进。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种基于虚拟现实(VR)和CFD(计算流体动力学)/CSD(计算结构动力学)计算分析的风电流场显示方法、装置及系统,以提高风电场演示的效果及用户体验。
本发明提供了一种基于虚拟现实的风电流场显示方法,包括:
基于融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型,获取流过地表和风力机的流线信息及风力机及叶片表面的压力数据;其中,该风电场模型包括地形地貌、海浪;
基于风力机模型及获取的风力机及叶片表面的压力数据,进行结构载荷和震动模态计算分析,获取最大载荷及相应模态信息;
将获取的流过地表和风力机的流线信息及最大载荷及相应模态信息,分别用于风电场模型中3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示;
将包括3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示的风电场完整3D效果显示与虚拟现实设备关联,用以风电场的虚拟现实。
进一步地,该方法还包括:基于风电场现实地形结构建立风电场模型,用于虚拟现实效果增强。
进一步地,基于风电场现实地形结构建立的风电场模型包括第一风电场模型及第二风电场模块,第一风电场模型用于3D增强显示,第二风电场模型用于CFD流场计算。
进一步地,该方法还包括:基于风力机结构信息建立风力机模型,风力机模型包括第一风力机模型及第二风力机模型,第一风力机模型用于显示风力机内部及外部结构效果,第二风力机模型用于CSD载荷模态计算。
进一步地,该方法还包括:将基于风电场现实地形结构建立的风电场模型与基于风力机结构信息建立的风力机模型融合,获取该融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型。
进一步地,将基于风电场现实地形结构建立的风电场模型与基于风力机结构信息建立的风力机模型融合包括:将第一风电场模型与第一风力机模型融合,将第二风电场模型与第二风力机模型融合。
进一步地,获取流过地表和风力机的流线信息具体包括:选取典型风况,基于CFD计算整个流场的流动信息,提取流过地表和风力机的流线信息,用于3D湍流风显示;其中,典型风况包括:5m/s、8m/s、10m/s,13m/s、20m/s。
本发明还提供了一种基于虚拟现实的风电流场显示装置,包括:
获取模块,用于基于融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型,获取流过地表和风力机的流线信息及风力机及叶片表面的压力数据;其中,该风电场模型包括地形地貌、海浪。
分析模块,用于基于风力机模型及获取的风力机及叶片表面的压力数据,进行结构载荷和震动模态计算分析,获取最大载荷及相应模态信息。
处理模块,用于将获取的流过地表和风力机的流线信息及最大载荷及相应模态信息,分别用于风电场模型中3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示。
关联模块,用于将包括3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示的风电场完整3D效果显示与虚拟现实设备关联,用以风电场的虚拟现实。
本发明还提供了一种基于虚拟现实的风电流场显示系统,包括上述基于虚拟现实的风电场显示装置及虚拟现实设备,该基于虚拟现实的风电场显示装置通过该关联模块与该虚拟现实设备连接。
借由上述方案,通过基于虚拟现实的风电流场显示方法、装置及系统,提高了风电场演示的效果及用户体验。实际现场环境和风机设备的真实构造进行三维建模,将实际风电场的工作环境和风机组结构进行虚拟重现,向操作人员显示风电场虚拟三维环境,操作人员通过VR手柄和数据手套与虚拟环境进行交互,实现运维作业风险评估。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明基于虚拟现实的风电流场显示方法一实施例的流程图;
图2是本发明基于虚拟现实的风电流场显示装置一实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
参图1所示,本实施例提供了一种基于虚拟现实的风电流场显示方法,包括:
步骤S1,基于融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型,获取流过地表和风力机的流线信息及风力机及叶片表面的压力数据;其中,该风电场模型包括地形地貌、海浪;
步骤S2,基于风力机模型及获取的风力机及叶片表面的压力数据,进行结构载荷和震动模态计算分析,获取最大载荷及相应模态信息;
步骤S3,将获取的流过地表和风力机的流线信息及最大载荷及相应模态信息,分别用于风电场模型中3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示;
步骤S4,将包括3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示的风电场完整3D效果显示与虚拟现实设备关联,用以风电场的虚拟现实。
在本实施例中,该方法还包括:基于风电场现实地形结构建立风电场模型,用于虚拟现实效果增强。
在本实施例中,基于风电场现实地形结构建立的风电场模型包括第一风电场模型及第二风电场模块,第一风电场模型用于3D增强显示,第二风电场模型用于CFD流场计算。
在本实施例中,该方法还包括:基于风力机结构信息建立风力机模型,风力机模型包括第一风力机模型及第二风力机模型,第一风力机模型用于显示风力机内部及外部结构效果,第二风力机模型用于CSD载荷模态计算。
在本实施例中,该方法还包括:将基于风电场现实地形结构建立的风电场模型与基于风力机结构信息建立的风力机模型融合,获取该融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型。
在本实施例中,将基于风电场现实地形结构建立的风电场模型与基于风力机结构信息建立的风力机模型融合包括:将第一风电场模型与第一风力机模型融合,将第二风电场模型与第二风力机模型融合。
在本实施例中,获取流过地表和风力机的流线信息具体包括:选取典型风况,基于CFD计算整个流场的流动信息,提取流过地表和风力机的流线信息,用于3D湍流风显示;其中,典型风况包括:5m/s、8m/s、10m/s,13m/s、20m/s。
参图2所示,本实施例还提供了一种基于虚拟现实的风电场显示装置,包括:
获取模块10,用于基于融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型,获取流过地表和风力机的流线信息及风力机及叶片表面的压力数据;其中,该风电场模型包括地形地貌、海浪。获取模块10具体用于:选取典型风况,基于CFD计算整个流场的流动信息,提取流过地表和风力机的流线信息,用于3D湍流风显示;其中,典型风况包括:5m/s、8m/s、10m/s,13m/s、20m/s。
分析模块20,用于基于风力机模型及获取的风力机及叶片表面的压力数据,进行结构载荷和震动模态计算分析,获取最大载荷及相应模态信息。
处理模块30,用于将获取的流过地表和风力机的流线信息及最大载荷及相应模态信息,分别用于风电场模型中3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示。
关联模块40,用于将包括3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示的风电场完整3D效果显示与虚拟现实设备关联,用以风电场的虚拟现实。
本实施例还提供了一种基于虚拟现实的风电流场显示系统,包括上述基于虚拟现实的风电场显示装置及虚拟现实设备,该基于虚拟现实的风电场显示装置通过该关联模块与该虚拟现实设备连接。
本发明的具体实现方案包括:
1、风电场建模,真实,完全按照地形结构,包括植被等,用于VR效果增强现实。(包括两套模型,一是用于显示的,增强三维效果,二是用于CFD流场计算)。
建立风电场模型(用于CFD流场计算),具体步骤是:
a、包含风电场区域的地形轮廓线数据(一般是DXF/DWG格式,即CAD文件),导入sketchup软件,精简数据,删除不需要的数据信息,比如建筑物、植被、文字标识等信息,然后利用其沙盒功能,将等高轮廓线数据转换成面数据;
b、输出sketchup格式文件(.skt)到rhinoceros软件,利用扫描表面为实体功能,将面网格数据转化为实体表面。输出文件为标准ACIS文件。
c、将输出的标准格式文件导入CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)前处理软件制作可用于CFD计算的网格文件。
2、风力机建模,使用三维软件,根据具体风力机的型号,建立真实的模型。(包括两套模型,a、显示内外部结构效果,b、CSD载荷模态计算)
3、整合风力机模型和风电场模型。将1、2模型分别合并,整场的模型分别用于3D增强效果显示和CFD计算。
4、风电场CFD流场计算分析。根据步骤3建立的风电场模型,选取典型风况(5m/s、8m/s、10m/s,13m/s、20m/s等),基于CFD计算整个流场的流动信息,用后处理软件提取流过地表和风力机等的流线等信息,用于3D体现湍流风。其次,提取风力机及叶片表面的压力,用于固体载荷和模态计算。
5、基于步骤2建立的风力机结构模型,加载步骤4中提取的对应风力机及叶片表面的压力数据,进行结构载荷和模态计算分析,提取最大载荷及相应模态等信息,用于结构载荷和振动的3D显示。
6、基于步骤1-5,将计算分析的湍流风和对应工况下的风力机结构分析结果加载到3D效果显示的风电场模型,构建完整的3D效果显示。
7将风场完整3D效果显示,与VR虚拟设备相关联。
本发明基于VR和CFD/CSD计算分析的风电流场显示方法、装置及系统,提高了风电场演示的效果及用户体验。实际现场环境和风机设备的真实构造进行三维建模,将实际风电场的工作环境和风机组结构进行虚拟重现,向操作人员显示风电场虚拟三维环境,操作人员通过VR手柄和数据手套与虚拟环境进行交互,实现运维作业风险评估。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于虚拟现实的风电流场显示方法,其特征在于,包括:
基于融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型,获取流过地表和风力机的流线信息及风力机及叶片表面的压力数据;其中,所述风电场模型包括地形地貌、海浪;
基于风力机模型及获取的风力机及叶片表面的压力数据,进行结构载荷和震动模态计算分析,获取最大载荷及相应模态信息;
将获取的流过地表和风力机的流线信息及最大载荷及相应模态信息,分别用于风电场模型中3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示;
将包括所述3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示的风电场完整3D效果显示与虚拟现实设备关联,用以风电场的虚拟现实。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的风电流场显示方法,其特征在于,还包括:基于风电场现实地形结构建立风电场模型,用于虚拟现实效果增强。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的风电流场显示方法,其特征在于,基于风电场现实地形结构建立的所述风电场模型包括第一风电场模型及第二风电场模块,所述第一风电场模型用于3D增强显示,所述第二风电场模型用于CFD流场计算。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的风电流场显示方法,其特征在于,还包括:基于风力机结构信息建立风力机模型,所述风力机模型包括第一风力机模型及第二风力机模型,所述第一风力机模型用于显示风力机内部及外部结构效果,所述第二风力机模型用于CSD载荷模态计算。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的风电流场显示方法,其特征在于,还包括:将基于风电场现实地形结构建立的所述风电场模型与基于风力机结构信息建立的风力机模型融合,获取所述融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的风电流场显示方法,其特征在于,将基于风电场现实地形结构建立的所述风电场模型与基于风力机结构信息建立的风力机模型融合包括:将所述第一风电场模型与所述第一风力机模型融合,将所述第二风电场模型与所述第二风力机模型融合。
7.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的风电流场显示方法,其特征在于,所述获取流过地表和风力机的流线信息具体包括:选取典型风况,基于CFD计算整个流场的流动信息,提取流过地表和风力机的流线信息,用于3D湍流风显示;其中,所述典型风况包括:5m/s、8m/s、10m/s,13m/s、20m/s。
8.一种基于虚拟现实的风电流场显示装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于基于融合有风力机模型的具有3D效果显示的风电场模型,获取流过地表和风力机的流线信息及风力机及叶片表面的压力数据;其中,所述风电场模型包括地形地貌、海浪;
分析模块,用于基于风力机模型及获取的风力机及叶片表面的压力数据,进行结构载荷和震动模态计算分析,获取最大载荷及相应模态信息;
处理模块,用于将获取的流过地表和风力机的流线信息及最大载荷及相应模态信息,分别用于风电场模型中3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示;
关联模块,用于将包括所述3D湍流风显示及结构载荷和振动的3D显示的风电场完整3D效果显示与虚拟现实设备关联,用以风电场的虚拟现实。
9.一种基于虚拟现实的风电流场显示系统,其特征在于,包括权利要求8所述的基于虚拟现实的风电场显示装置及虚拟现实设备,所述基于虚拟现实的风电场显示装置通过所述关联模块与所述虚拟现实设备连接。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171121 |
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