申请/专利权人：重庆大学

申请日：2022-01-20

公开（公告）日：2024-07-02

公开（公告）号：CN114417615B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.02#授权;2022.05.20#实质审查的生效;2022.04.29#公开

摘要：本发明公开了一种大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法，包括如下步骤：步骤1：根据格栅紊流场中各向同性紊流谱模型得到一波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱以及二波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱；步骤2：虑纵向和竖向脉动风对抖振力的贡献，建立大攻角下典型钝体断面的三维抖振力的一波数模型和两波数模型；步骤3：将等效导纳的纵向分量和竖向分量带入抖振力两波数模型，得到关于脉动风和抖振力的相干函数之间的关系式；步骤4：通过将三维两波数导纳表示为二维气动导纳和两波数展向修正项相乘的形式；步骤5：引入抖振力和脉动风的相干函数的经验模型，得到一波数展向修正项的纵向分量和竖向分量的闭合解。

主权项：1.一种大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据格栅紊流场中各向同性紊流谱模型得到一波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱以及二波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱；步骤2：基于三维谱张量分析理论，考虑纵向和竖向脉动风对抖振力的贡献，建立大攻角下典型钝体断面的三维抖振力的一波数模型和两波数模型；步骤3：考虑脉动风相关性的影响，引入紊流的纵向脉动风和竖向脉动风的相关性得到等效导纳的纵向分量和竖向分量；将等效导纳的纵向分量和竖向分量带入抖振力两波数模型，得到关于脉动风和抖振力的相干函数之间的关系式；步骤4：通过将三维两波数导纳表示为二维气动导纳和两波数展向修正项相乘的形式，对步骤3中得到的关系式进行化简；步骤5：引入抖振力和脉动风的相干函数的经验模型，得到一波数展向修正项的纵向分量和竖向分量的闭合解，将大攻角下典型钝体断面三维气动导纳识别问题转化为相干函数的拟合问题，对大攻角下典型钝体断面的三维气动导纳进行识别；所述步骤1中，一波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱分别为： 二波数的纵向紊流功率谱和竖向紊流功率谱分别为： 其中，Suk1表示一波数的纵向紊流功率谱；Swk1表示一波数的竖向紊流功率谱；Suk1,k2表示二波数的纵向紊流功率谱；Swk1,k2表示二波数的竖向紊流功率谱；k1和k2表示波数；Lu和Lw分别表示纵向和竖向紊流的积分尺度；σu和σw分别表示纵向和竖向脉动分量的均方根值；所述步骤2中，考虑纵向和竖向脉动风对抖振力的贡献后，三维抖振力的两波数模型为； 其中，SLk1,k2表示抖振升力的两波数谱；CL和CD分别为均匀流下的升力系数和阻力系数，C'L为阻力系数随攻角变化的斜率；χLuk1,k2和χLwk1,k2分别表示与纵向和竖向脉动风相关的两波数导纳；ρ表示空气密度；U表示平均风速；b表示钝体断面的宽度；对于抖振升力和紊流脉动的一波数谱，可由其两波数谱沿k2积分得到： 将抖振升力两波数谱SLk1,k2代入，得到抖振升力的一波数谱： 其中，SLk1表示抖振升力的一波数谱；所述步骤3中，与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的一波数等效导纳的纵向分量和竖向分量为： 与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的二波数等效导纳的纵向分量和竖向分量为： 其中，|χLuk12和|χLwk12分别表示与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的一波数等效导纳的纵向分量和竖向分量；|χLuk1,k22和|χLwk1,k22分别表示与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的二波数等效导纳的纵向分量和竖向分量；Φuk1,k2和Φwk1,k2分别表示为紊流的纵向脉动风和竖向脉动风的两波数相干函数；|χLk1,k22表示典型钝体断面的三维气动导纳；两波数抖振升力谱及两波数脉动风谱均表示为其点谱与相应的两波数相干函数乘积的形式： 其中，SLk1,k2表示抖振升力的两波数谱，SLk1为抖振升力的一波数谱，ΦLk1,k2为抖振升力的两波数相干函数；Suk1,k2和Swk1,k2分别表示紊流的纵向脉动分量和竖向脉动分量的两波数谱；Suk1和Swk1分别表示紊流的纵向脉动分量和竖向脉动分量的一波数谱；代入抖振升力两波数谱模型中，则可以将抖振升力两波数谱表示为：ΦLk1,k2SLk1＝ρUb2|χLk1,k22ΘLk1,k2其中，代入抖振升力的一波数谱后，抖振升力两波数谱表示为： 简化后得到抖振升力两波数谱的简化模型：ΦLk1,k2Υk1＝|χLk1,k22ΘLk1,k2其中，所述步骤4中，将与紊流的纵向脉动风和竖向脉动风相关的一波数等效导纳的纵向分量和竖向分量分别改写为：|χLuk12＝|χLk1,02|FLuk12|χLwk12＝|χLk1,02|FLwk12其中，|FLuk12和|FLwk12分别表示一波数等效导纳的纵向分量和竖向分量的展向修正项，|χLk1,02表示典型钝体断面的纯二维导纳；与两波数等效导纳的展向修正项的关系如下： 其中，|FLk1,k22表示典型钝体断面的两波数展向修正项；将一波数等效导纳的纵向分量和竖向分量带入振升力两波数谱的简化模型，得到： 其中，FLk1,k22表示两波数等效导纳的展向修正项；令k2＝0，并考虑到|Fmk1,02≡1，则： 当k2≠0时，可得到|FLk1,k22的基础解： 其中： 结合两波数等效导纳的展向修正项与一波数等效导纳的纵向分量和竖向分量的展向修正项之间的关系式，将|FLk1,k22的基础解代入后，得到一波数等效导纳的纵向分量展向修正项|FLuk12和竖向分量展向修正项|FLwk12。

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百度查询： 重庆大学 大攻角下典型钝体断面三维气动导纳的识别方法

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