[發(fā)明專利]一種海洋大氣環(huán)境建模仿真方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410181112.1
• 申請日: 2014-04-27
• 公開（公告）號: CN103984854A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王允輝;張秀林;楊寧;朱家興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 高原

1.一種海洋大氣環(huán)境建模仿真方法，其特征在于,包括如下步驟：

第一，構(gòu)建海洋大氣環(huán)境數(shù)學(xué)模型

海洋大氣環(huán)境對海上飛機(jī)的影響以速度形式體現(xiàn)，具體組成如下：①自由大氣紊流分量；②海洋大氣受船舶擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)分量；③海洋大氣受船舶擾動(dòng)周期分量；④海洋大氣受船舶擾動(dòng)隨機(jī)分量；

具體公式如下：

ug=u1+u2+u3+u4vg=v1+v4wg=w1+w2+w3+w4]]>

自由大氣紊流分量是由大氣自身擾動(dòng)產(chǎn)生，與飛機(jī)相對位置無關(guān)，其空間頻譜如下：

Φu1(Ω)=2001+(100Ω)2Φv1(Ω)=939[1+(400Ω)2][1+(1000Ω)2][1+(4003Ω)2]Φw1(Ω)=71.61+(100Ω)2]]>

輸入與輸出空間頻譜之間關(guān)系可以表示為：

Φ_c(ω)＝G^*(iω)Φ_r(ω)G(iω)

由于輸入白噪聲為單位空間頻譜，所以可以簡化為

Φ_c(ω)＝|G(iω)|²＝G^*(iω)G(iω)

則可以通過自由大氣紊流空間頻譜解析出傳遞函數(shù)G(s)，進(jìn)而得到自由大氣紊流速度分量u₁、v₁、w₁；

海洋大氣受船舶擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)分量是由海面船舶運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，包括船尾后減小的穩(wěn)態(tài)風(fēng)，與占優(yōu)勢的上洗氣流，均為距離的函數(shù)；

海洋大氣受船舶擾動(dòng)周期分量是由海面船舶運(yùn)動(dòng)縱、橫搖運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，和船舶運(yùn)動(dòng)一樣是周期性的，擾動(dòng)主要表現(xiàn)為船舶拖出的渦，具體周期性擾動(dòng)分量如下：

u₃=θ₃V_w/d(2.22+0.0009L)C

w₃=θ₃V_w/d(4.98+0.0018L)C

C=cos{wp[t(1+V-Vw/d0.85Vw/d)+L0.85Vw/d]+P}]]>

式中：w_p＝船舶縱傾頻率，單位rad/s；θ_s＝船舶縱傾幅度，單位rad；P＝隨機(jī)相位，單位rad；

海洋大氣受擾隨機(jī)分量是由于海面船舶的存在而造成的隨機(jī)大氣紊流，其功率譜如下：

式中：σ(L)＝均方根幅值，單位ft/s；τ(L)＝時(shí)間常數(shù)，單位s；

綜上，海洋大氣環(huán)境縱向速度包括四部分：自由大氣紊流分量，海洋大氣受船舶擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)分量、海洋大氣受船舶擾動(dòng)周期分量和海洋大氣受船舶擾動(dòng)隨機(jī)分量；而橫側(cè)速度模型只包含自由大氣紊流分量和海洋大氣受船舶擾動(dòng)隨機(jī)分量兩部分；

第二，仿真方法

依據(jù)海洋大氣環(huán)境數(shù)學(xué)模型，將自由大氣紊流分量、海洋大氣受船舶擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)分量、海洋大氣受船舶擾動(dòng)周期分量和海洋大氣受船舶擾動(dòng)隨機(jī)分量獨(dú)立建模，并綜合成為海洋大氣環(huán)境綜合仿真模塊；綜合成的海洋大氣環(huán)境綜合仿真模塊輸入為海上飛機(jī)與海面船舶縱搖中心距離、船舶表面風(fēng)速、飛機(jī)速度、船舶俯仰運(yùn)動(dòng)幅值和頻率，輸出為海洋大氣環(huán)境沿地軸坐標(biāo)系各軸的擾動(dòng)速度分量。