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复杂地形区域风场物理过程参数化方案敏感性分析
在地形比较复杂的山地地区,WRF中尺度气象模式对风电场风资源评估和预测的准确性受物理过程参数化方案选取的影响.研究边界层参数化选取了YSU、MYJ和ACM2方案;陆面过程参数化方案选取了Noah、RUC和Pleim-Xiu方案,对湖南省湘西自治州某风电场区域,采用1 km×1 km水平分辨率进行数值模拟研究,分析9种不同试验方案对模拟结果的影响,结合实测的数据对物理过程参数化方案进行敏感性分析.研究表明:对于区域的风速模拟计算,在测风年(日-日)春季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;夏季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;秋季的最优物理过程方案为MYJ边界条件和Pleim-Xiu陆面过程;冬季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程.研究成果为复杂地形区域风场的应用提供参考.
Abstract：
Within a mountainous region with complicated terrain,the accuracies of the evaluation and the prediction of wind resources in a wind farm made with WRF mesoscale meteorological mode are impacted by the selection of the parameterization scheme of the physical process therein.The schemes of YSU,MYJ and ACM2 are selected for the study made on the boundary layer parameterization,while the schemes of Noah,RUC and Pleim-Xiu schemes are chosen for the land surface parameterization as well,and then a numerical simulation on a wind farm area in Xiangxi Autonomous Prefecture of Hunan Province is carried out herein with the horizontal resolution of 1 km × 1in which the impacts from 9 different test schemes on the simulation result are analyzed,meanwhile the sensitivity analysis is made for the parameterization scheme of the physical process in combination with the measured data.The study result shows that for the simulative calculation of the regional wind speed,the optimal physical process schemes of the spring are MYJ boundary condition and Ruc land surface process,the optimal physical process schemes of the summer are YUS boundary condition and Ruc land surface process,the optimal physical process schemes of the autumn are MYJ boundary condition and Ruc land surface process and the optimal physical process schemes of the winter are YUS boundary condition and Ruc land surface process respectively in the wind measured year from September 1,2006 to August 31,2007.The study result can provide a reference for the application of a wind farm within a complicated terrain region.
ZHANG Shaoji
PENG Yanxiang
作者单位：
国家电投湖南五凌电力有限公司博士后科研工作站,湖南长沙410004;华北电力大学动力工程及工程热物理博士后科研流动站,北京 102206;国家电力投资集团公司,北京 100033
华北电力大学可再生能源学院,北京,102206
年，卷(期)：
Keywords：
在线出版日期：
基金项目：
国家自然科学基金项目，国家重点研发计划
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万方数据知识服务平台--国家科技支撑计划资助项目（编号：2006BAH03B01）(C)北京万方数据股份有限公司
万方数据电子出版社&&&&&&&&&&&&&&&
逆向工程中的参数化建模技术及应用
&&&&来源：万方数据&&&&作者：&&&&&&&&&&&&&&
关键字：&&&&&&
本文简要介绍了逆向工程的概念和逆向参数化建模方法，以汽车后视镜为例，利用Geomagic Studio软件对扫描点云进行处理，拟合出特征识别后的初始曲面。通过参数转换功能把初始曲面导入Solidworks中进行编辑，最后得到汽车后视镜的参数化模型。实践表明这为反求模型的参数化建模提供了一种切实可行的方法。
&&& 市场全球化使国家、企业面临的竞争日趋激烈，市场经济竞争机制已渗透到各个领域，如何更快、更好地发展科技和经济，世界各国都在研究对策，充分利用别国的先进技术加以消化、吸收与创新，进而发展自己技术己成为普遍采用的手段。(Reverse Engineering，RE)是被证明了的消化、吸收先进技术，进行产品开发、创新设计的重要技术手段。通过对已有产品原型进行解剖、深化与再创造，进而开发出高附加值、高技术含量的新产品。它以先进产品实物、样件、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）等作为研究对象，应用产品现代设计方法学、计算机辅助设计技术和系统工程学的理论和方法，挖掘蕴含在其中的涉及产品设计、制造等方面的原理和知识，设计或者制造出相同产品，甚至更先进产品。基于实物原型的产品逆向创新设计需要经过、数据预处理、特征重构、模型重建、产品再设计及产品制造等步骤。
2 逆向参数化建模方法
&&& 参数化设计是通过修改已定义好的零件参数，或调整图形的某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分改动，从而实现对图形的驱动。参数化设计广泛应用于机械产品的建模中，即建立图形约束和几何关系与尺寸关系的对应关系，由尺寸参数值的变化直接控制实体模型的变化。参数化设计极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在概念设计、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、优化设计等领域发挥着越来越大的作用。
&&& 顺向参数化建模方法一般是根据已有的设计尺寸进行定义和修改，从而获得理想的数据模型；而逆向参数化建模方法是在逆向工程的基础上，加入参数化的设计手段形成的一种建模方法。在逆向参数化建模中，我们参考的对象来源于传统的逆向工程，即扫描获得的网格模型，按照传统的方法很难对网格直接进行参数变形，只有提取网格曲面的特征参数，然后导入到参数化CAD软件中进行编辑修改，这种建模方法多以规则曲面为主的模型。
&&& 逆向参数化建有以下的优点：
&&& (1)提取了原始没计信息，可以重建更为精确的CAD模型，提高CAD模型重建的效率。
&&& (2)易于实现模型的参数化修改，推动产品的创新设计。可以修改不同参数得到系列化新产品CAD模型，加快新产品的开发速度。
3 基于Geomagic Studio的逆向参数化建模
&&& 在逆向建模过程中，可以将一些特定区域识别为带有参数的特征，常见的参数化特征包含拉平面、伸面、圆柱面、球面、圆锥面等。为了将这些容易参数化的几何体从参照体中抽取出来，我们需要将网格曲面进行轮廓的探测、重划分。针对合适的曲面，便可以通过识别技术把上面提到的明显特征表达出来，同时我们还可以得到定义这些特征的内在参数，如拉伸的长度、圆角的半径等。而余下的曲面则可以采用自由曲面进行拟合，当然我们还可以给定拟合曲面的精度和光顺度要求。之后，对提取出来的特征面通过数据转换功能导入到参数化的CAD软件中进行延伸裁剪等建模步骤，便能得到—个闭合的曲面，从而生成实体模型。在此基础之上，还可以通过修改特征参数的方式进行模型更改，并采用添加新的细节特征来进行重新造型。
&&& Geomagic Studio中新增的Fashion模块具有特征识别功能，其能识别的截面轮廓特征类型有：直线、圆弧以及样条曲线，而大多数截面几何形体都是有直线和二次曲线组成的，它们的数学式为：
&&& 截面轮廓特征间的约束可分为：
&&& (1)特征本身的约束：可以对应于一般特征造型系统的尺寸约束，主要用来描述特征结构图形元素的形状属性，确定特征结构的几何元素的大小和几何元素之间的相对位置。
&&& (2)特征之间的约束：特征之间的约束可以对应于—般特征造型系统的结构约束，一般是描述特征之间的结构上的关系。
&&& 可以识别的曲面类型有平面、圆柱面、圆锥面、球面、伸展面、拔模伸展面、旋转面以及自由曲面。自动识别时是根据它们的数学模式进行求解的，通常采用二次曲面的数学表达式为：
&&& 二次曲面约束—般分为内在约束和外部约束两类。内在约束指的是反映曲面基本形状的几何定义；外部约束包括特征内部曲面之间的几何约束以及特征之间的曲面约束，主要有以下几种形式：
&&& ①包含约束，如线在面上；
&&& ②一致约束，如共面；
&&& ③相对方向约束，如两个平面之间的夹角为某一给定值；
&&& ④相对距离约束，如给定平行平面之间的距离。
&&& Ceomagic studio软件逆向参数化建模可分为4个阶段，分别为点阶段、多边形阶段制作阶段以及参数化建模阶段。点阶段主要是对导入的点云数据进行预处理，得到精简的点云数据；多边形阶段主要是对多边形网格数据进行表面光顺与优化处理，以获得光顺、完整的三角面片网格，并消除错误的三角面片，提高后续的曲面重建质量；制作阶段主要是分析曲面网格原设计目的、提取曲面的设计参数以及拟合初始曲面；参数化建模阶段主要是对导入的初级曲面原始参数进行编辑修改，得到理想的曲面模型。
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本文为授权转载文章，任何人未经原授权方同意，不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用，e-works不承担由此而产生的任何法律责任! 如有异议请及时告之，以便进行及时处理。联系方式：editor@e- tel：027-/21。
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逆向工程中的参数化建模技术及应用
&&&&来源：万方数据&&&&作者：&&&&&&&&&&&&&&
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本文简要介绍了逆向工程的概念和逆向参数化建模方法，以汽车后视镜为例，利用Geomagic Studio软件对扫描点云进行处理，拟合出特征识别后的初始曲面。通过参数转换功能把初始曲面导入Solidworks中进行编辑，最后得到汽车后视镜的参数化模型。实践表明这为反求模型的参数化建模提供了一种切实可行的方法。
&&& 市场全球化使国家、企业面临的竞争日趋激烈，市场经济竞争机制已渗透到各个领域，如何更快、更好地发展科技和经济，世界各国都在研究对策，充分利用别国的先进技术加以消化、吸收与创新，进而发展自己技术己成为普遍采用的手段。(Reverse Engineering，RE)是被证明了的消化、吸收先进技术，进行产品开发、创新设计的重要技术手段。通过对已有产品原型进行解剖、深化与再创造，进而开发出高附加值、高技术含量的新产品。它以先进产品实物、样件、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）等作为研究对象，应用产品现代设计方法学、计算机辅助设计技术和系统工程学的理论和方法，挖掘蕴含在其中的涉及产品设计、制造等方面的原理和知识，设计或者制造出相同产品，甚至更先进产品。基于实物原型的产品逆向创新设计需要经过、数据预处理、特征重构、模型重建、产品再设计及产品制造等步骤。
2 逆向参数化建模方法
&&& 参数化设计是通过修改已定义好的零件参数，或调整图形的某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分改动，从而实现对图形的驱动。参数化设计广泛应用于机械产品的建模中，即建立图形约束和几何关系与尺寸关系的对应关系，由尺寸参数值的变化直接控制实体模型的变化。参数化设计极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在概念设计、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、优化设计等领域发挥着越来越大的作用。
&&& 顺向参数化建模方法一般是根据已有的设计尺寸进行定义和修改，从而获得理想的数据模型；而逆向参数化建模方法是在逆向工程的基础上，加入参数化的设计手段形成的一种建模方法。在逆向参数化建模中，我们参考的对象来源于传统的逆向工程，即扫描获得的网格模型，按照传统的方法很难对网格直接进行参数变形，只有提取网格曲面的特征参数，然后导入到参数化CAD软件中进行编辑修改，这种建模方法多以规则曲面为主的模型。
&&& 逆向参数化建有以下的优点：
&&& (1)提取了原始没计信息，可以重建更为精确的CAD模型，提高CAD模型重建的效率。
&&& (2)易于实现模型的参数化修改，推动产品的创新设计。可以修改不同参数得到系列化新产品CAD模型，加快新产品的开发速度。
3 基于Geomagic Studio的逆向参数化建模
&&& 在逆向建模过程中，可以将一些特定区域识别为带有参数的特征，常见的参数化特征包含拉平面、伸面、圆柱面、球面、圆锥面等。为了将这些容易参数化的几何体从参照体中抽取出来，我们需要将网格曲面进行轮廓的探测、重划分。针对合适的曲面，便可以通过识别技术把上面提到的明显特征表达出来，同时我们还可以得到定义这些特征的内在参数，如拉伸的长度、圆角的半径等。而余下的曲面则可以采用自由曲面进行拟合，当然我们还可以给定拟合曲面的精度和光顺度要求。之后，对提取出来的特征面通过数据转换功能导入到参数化的CAD软件中进行延伸裁剪等建模步骤，便能得到—个闭合的曲面，从而生成实体模型。在此基础之上，还可以通过修改特征参数的方式进行模型更改，并采用添加新的细节特征来进行重新造型。
&&& Geomagic Studio中新增的Fashion模块具有特征识别功能，其能识别的截面轮廓特征类型有：直线、圆弧以及样条曲线，而大多数截面几何形体都是有直线和二次曲线组成的，它们的数学式为：
&&& 截面轮廓特征间的约束可分为：
&&& (1)特征本身的约束：可以对应于一般特征造型系统的尺寸约束，主要用来描述特征结构图形元素的形状属性，确定特征结构的几何元素的大小和几何元素之间的相对位置。
&&& (2)特征之间的约束：特征之间的约束可以对应于—般特征造型系统的结构约束，一般是描述特征之间的结构上的关系。
&&& 可以识别的曲面类型有平面、圆柱面、圆锥面、球面、伸展面、拔模伸展面、旋转面以及自由曲面。自动识别时是根据它们的数学模式进行求解的，通常采用二次曲面的数学表达式为：
&&& 二次曲面约束—般分为内在约束和外部约束两类。内在约束指的是反映曲面基本形状的几何定义；外部约束包括特征内部曲面之间的几何约束以及特征之间的曲面约束，主要有以下几种形式：
&&& ①包含约束，如线在面上；
&&& ②一致约束，如共面；
&&& ③相对方向约束，如两个平面之间的夹角为某一给定值；
&&& ④相对距离约束，如给定平行平面之间的距离。
&&& Ceomagic studio软件逆向参数化建模可分为4个阶段，分别为点阶段、多边形阶段制作阶段以及参数化建模阶段。点阶段主要是对导入的点云数据进行预处理，得到精简的点云数据；多边形阶段主要是对多边形网格数据进行表面光顺与优化处理，以获得光顺、完整的三角面片网格，并消除错误的三角面片，提高后续的曲面重建质量；制作阶段主要是分析曲面网格原设计目的、提取曲面的设计参数以及拟合初始曲面；参数化建模阶段主要是对导入的初级曲面原始参数进行编辑修改，得到理想的曲面模型。
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