室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的确定方法

本公开涉及社区风环境评估及污染物传播分析领域和计算机，更具体地涉及一种室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的确定方法、装置、设备、介质和程序产品。

背景技术：

1、城市建筑高密度发展和工业污染增加，给室外风环境和空气质量带来严峻挑战。研究城市建筑物周围的空气流动和污染物扩散对于保护身体健康愈发重要。在城市环境中，建筑周边的风环境和污染物扩散情况受到多种因素的影响，呈现出较高的复杂性。

2、相关技术中，多通过将风况变量的概率密度匹配为理想的beta分布，而实际室外环境中的风向和风速比这种理想化的分布复杂得多，从而使得对风速和污染物扩散情况的预测精度与实际差异较大。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本公开提供了的室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的确定方法、装置、设备、介质和程序产品，提高了室外变风速风向下的风速和空气污染物浓度的预测精度。

2、根据本公开的第一个方面，提供了一种室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的确定方法，包括：获取目标地区的待预测风况数据和代理模型，代理模型是利用所述目标地区在目标时段内多种风速和多种风向的实际风况数据，基于多项式混沌展开方法对多种风速和多种风向的概率密度分布函数进行处理后确定的；以及

3、将待预测风况数据输入代理模型，输出与待预测风况数据对应的建筑气流分布数据和空气污染物扩散数据。

4、根据本公开的实施例，代理模型是利用如下方式确定的：

5、根据实际风况数据，构建在实际风速和风向下目标地区的概率密度分布函数；

6、根据概率密度分布函数的分布情况，确定与概率密度分布函数对应的正交多项式，其中，多种风速和多种风向下的多个多项式组成初始代理模型；

7、求解初始代理模型中每个多项式的系数，得到代理模型。

8、根据本公开的实施例，根据概率密度分布函数的分布情况，确定与概率密度分布函数对应的多项式，包括：

9、在确定概率密度分布函数为理想分布的情况下，根据概率密度分布函数所属的理想分布的形式，获取与概率密度分布函数对应的多项式；

10、在确定概率密度分布函数为非理想分布的情况下，构建与概率密度分布函数对应的多项式。

11、根据本公开的实施例，构建与概率密度分布函数对应的多项式，包括：

12、根据概率密度分布函数的风速和风向，构建空气污染物扩散分布函数；以及

13、基于空气污染物扩散分布函数，构建葛根鲍尔形式的多项式。

14、根据本公开的实施例，上述方法还包括：在组成初始代理模型之前，

15、利用双曲截断方法，对每个多项式的高阶项进行截断，得到包括至少一个低阶项的多项式。

16、根据本公开的实施例，求解初始代理模型中每个多项式的系数，得到代理模型，包括：

17、获取与初始代理模型中每个多项式对应的模拟建筑气流分布数据和模拟空气污染物扩散数据；

18、将模拟建筑气流分布数据和模拟空气污染物扩散数据作为初始代理模型的常量，将每个多项式中的系数作为变量，利用回归方法求解初始代理模型中每个多项式的每个系数，得到代理模型。

19、根据本公开的实施例，上述方法还包括：

20、利用计算流体动力学，对每个多项式对应的风速和风向进行模拟，得到与每个多项式对应的模拟建筑气流分布数据和模拟空气污染物扩散数据。

21、本公开的第二个方面提供一种室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的预测装置，该装置包括：

22、获取模块，用于获取目标地区的待预测风况数据和代理模型，代理模型是利用目标地区在目标时段内多种风速和多种风向的实际风况数据，基于多项式混沌展开方法确定的；以及

23、预测模块，用于将待预测风况数据输入代理模型，输出与待预测风况数据对应的建筑气流分布数据和空气污染物扩散数据。

24、本公开的第三个方面提供一种电子设备，包括：

25、一个或多个处理器；

26、存储器，用于存储一个或多个计算机程序，

27、一个或多个处理器执行所述一个或多个计算机程序以实现上述方法的步骤。

28、本公开的第四个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，计算机程序或指令被处理器执行时实现根据上述方法的步骤。

29、根据本公开的实施例，由于代理模型是基于目标地区的目标时间段内的详细的多种风速和多种风向的数据构建而成的，且构建过程使用了多项式混沌展开方法来处理和分析风速、风向的pdfs，因此，本公开实施例的代理模型能够更为准确地根据待预测风况数据预测建筑气流分布数据和空气污染物扩散数据。基于多项式混沌展开方法将输入的风速、风向数据转换成pdfs的形式，有助于提炼出风况变化的规律性，为后续构建代理模型进行预测提供了数据基础。本公开基于多项式混沌展开方法进一步构建变化风况下风速和污染物浓度的代理模型和响应曲面，能够直接预测变化风况下的空气流动风速和污染物浓度分布情况，从而量化风况变化的影响。本公开的确定方法有利于提高代理模型预测的全面性、准确性和可靠性，为空气质量营造提供指导依据。

技术特征：

1.一种室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的预测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代理模型是利用如下方式确定的：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述概率密度分布函数的分布情况，确定与所述概率密度分布函数对应的多项式，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述构建与所述概率密度分布函数对应的多项式，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在组成所述初始代理模型之前，

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述求解所述初始代理模型中每个多项式的系数，得到所述代理模型，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

8.一种室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的预测装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，其特征在于，所述计算机程序或指令被处理器执行时实现根据权利要求1~7中任一项所述方法的步骤。

技术总结本公开提供了一种室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的确定方法，可以应用于计算机技术领域。该确定方法包括：获取目标地区的待预测风况数据和代理模型，代理模型是利用目标地区在目标时段内多种风速和多种风向的实际风况数据，基于多项式混沌展开方法对多种风速和多种风向的概率密度分布函数进行处理后确定的；将待预测风况数据输入代理模型，输出与待预测风况数据对应的建筑气流分布数据和空气污染物扩散数据。本公开还提供了一种室外变风速风向下建筑气流和空气污染物扩散的预测装置、设备、存储介质。技术研发人员：刘素梅,陈清焰,刘俊杰,戴婷受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29