[發明專利]基于有限狀態的旋翼系統誘導流場的軸向誘導速度計算方法

在審

• 申請號: 201710744273.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107688705A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 費中陽;史爽;楊憲強;關朝旭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳泉清

1.基于有限狀態的旋翼系統誘導流場的軸向誘導速度計算方法，其特征在于：所述方法具體過程為:

步驟一、獲取旋翼平面上方空間內測試點集在橢圓坐標系ν,η,下的坐標；

步驟二、設定最大諧波參數N，根據最大諧波參數求解相應矩陣參數，并根據正弦分量的動態壓力系數余弦分量的動態壓力系數及相應矩陣參數，求解

相應矩陣參數為[M^c]、[M^s]、[D^c]、[D^s]、[L^c]、[L^s]；

其中[M^c]、[M^s]代表余弦和正弦分量的質量矩陣，[D^c]、[D^s]代表余弦和正弦分量的阻尼矩陣，[L^c]為余弦分量的關聯系數矩陣、[L^s]為正弦分量的關聯系數矩陣，為Peters-Morillo模型展開系數；

步驟三、根據求解

其中為混合模型中分別對應余弦和正弦奇數量的系數；

步驟四、根據和步驟一獲取的測試點集在橢圓坐標系ν,η,下的坐標構建混合模型，基于混合模型求解旋翼平面上方測試點處誘導流場的軸向誘導速度

步驟五、根據混合模型計算得到的旋翼平面上方測試點處誘導流場的軸向誘導速度和Peters-Morillo模型計算得到的旋翼平面上方測試點處誘導流場的軸向誘導速度建立重構模型，根據重構模型計算旋翼平面上方測試點處誘導流場的軸向誘導速度v_z；

步驟六、利用基因算法、螞蟻算法或粒子算法對重構模型中的系數進行優化，使重構模型誤差達到最小，最終求出優化后重構模型，根據優化后重構模型計算旋翼平面上方測試點處誘導流場的軸向誘導速度v′_z。

2.根據權利要求1所述基于有限狀態的旋翼系統誘導流場的軸向誘導速度計算方法，其特征在于：所述步驟二中設定最大諧波參數N，根據最大諧波參數求解相應矩陣參數，并根據正弦分量的動態壓力系數余弦分量的動態壓力系數及相應矩陣參數，求解具體過程為：

分別計算Peters-Morillo模型的余弦和正弦分量：

[Mc]{anm·}+[Dc][Lc]-1[Mc]{anm}=[Dc]{τnmc},---(4)]]>

[Ms]{bnm·}+[Ds][Ls]-1[Ms]{bnm}=[Ds]{τnms},---(5)]]>

其中代表系數的一階導數，[]^-1表示對關聯系數矩陣求逆運算；且[M^c]、[M^s]、[D^c]、[D^s]、[L^c]、[L^s]矩陣的構造均遵從如下的關系：

j+r=oddm+n=oddj+r=oddm+n=evenj+r=evenm+n=oddj+r=evenm+n=evenm+n=oddm+n=even=m+n=oddm+n=even]]>

其中m、n、j、r為矩陣元素所在位置的索引信息，且滿足r≤j≤N，m≤n≤N，odd代表加和為奇數，even代表加和為偶數；

[M^c]、[M^s]、[D^c]、[D^s]、[L^c]、[L^s]矩陣中各元素計算公式如下：

[M^c]和[M^s]矩陣中各元素的計算公式為：

Mjnrm=2HnmHjm(-1)n+j-2m2(2n+1)(2j+1)(n+j)(n+j+2)[(n-j)2-1],r=m;j+r=odd;n+m=even;]]>

為中間變量；

Hnm=(n+m-1)!!(n-m-1)!!(n+m)!!(n-m)!!---(6)]]>

Hjm=(j+m-1)!!(j-m-1)!!(j+m)!!(j-m)!!]]>

(A)！！代表數A的雙階乘，有如下定義

(A)！！＝A(A-2)(A-4)…2,A＝even

(A)！！＝A(A-2)(A-4)…1,A＝odd

0！！＝1；(-1)！！＝1；(-2)！！＝∞；(-3)！！＝-1；

(A)！！表示(n+m-1)！！、(n-m-1)！！、(n+m)！！、(n-m)！！、(j+m-1)！！、(j-m-1)！！、(j+m)！！、(j-m)！！；

當r＝m；j＝n±1；j+r＝odd；n+m＝even；

Mjnrm=1HnmHjr(2n+1)(2j+1),]]>

當r＝m；j＝n±1；j+r＝even；n+m＝odd；

Mjnrm=1HnmHjr(2n+1)(2j+1)]]>

為中間變量；

Hjr=(j+r-1)!!(j-r-1)!!(j+r)!!(j-r)!!]]>

(A)！！代表數A的雙階乘，有如下定義

(A)！！＝A(A-2)(A-4)…2,A＝even

(A)！！＝A(A-2)(A-4)…1,A＝odd

0！！＝1；(-1)！！＝1；(-2)！！＝∞；(-3)！！＝-1；

(A)！！表示(j+r-1)！！、(j-r-1)！！、(j+r)！！、(j-r)！！；

當r＝m；j+r＝even；n+m＝even；

Mjnrm=8π2HnmHjm(-1)n+j-2m+22(2n+1)(2j+1)(n+j)(n+j+2)[(n-j)2-1],]]>

當r≠m；

Mjnrm=0]]>

其中[M^c]和[M^s]矩陣的差別在于[M^s]矩陣中不含有r＝0的所有行和列；[D^c]和[D^s]矩陣中各元素的計算公式為：

當r＝m；j+r＝odd；n+m＝odd；

Djnrm=1Knm]]>

當r＝m；j+r＝even；n+m＝even；

Djnrm=1Knm]]>

當r＝m；j+r＝odd；n+m＝even；

Djnrm=2πHnmHjm(2j+1)(2n+1)(j+n+1)(j-n)(-1)j+3n-12]]>

當r＝m；j+r＝even；n+m＝odd；

Djnrm=2πHnmHjm(2j+1)(2n+1)(j+n+1)(j-n)(-1)j+3n-12]]>

當r≠m；

Djnrm=0]]>

其中為中間變量，

Knm=(π2)(-1)n+mHnm,]]>

其中[D^c]和[D^s]矩陣的差別在于[D^s]矩陣中不含有r＝0的所有行和列；[L^c]矩陣和[L^s]矩陣中各元素的計算公式為：

且

(Ljnrmc)=(X|m-r|+(-1)min(r,m)X|m+r|)(Γjnrm)]]>

(Ljnrms)=(X|m-r|-(-1)min(r,m)X|m+r|)(Γjnrm)]]>

式中X^m、X^|m-r|、X^|m+r|、為中間變量；

其中min(r,m)代表比較r、m，取兩者中較小的整數；

當r+m＝odd；j+r＝odd；n+m＝odd；

Γjnrm=sign(r-m)KnmKjr(2n+1)(2j+1)]]>

當r+m＝odd；j+r＝even；n+m＝even；

Γjnrm=sign(r-m)KnmKjr(2n+1)(2j+1)]]>

Kjr=(π2)(-1)j+rHjr]]>

當r+m＝even；j+r＝odd；n+m＝odd；

Γjnrm=2HnmHjr(-1)n+j-2r2(2n+1)(2j+1)(n+j)(n+j+2)[(n-j)2-1]]]>

當r+m＝even；j+r＝even；n+m＝even；

Γjnrm=8π2HnmHjr(-1)n+j-2r+22(2n+1)(2j+1)(n+j)(n+j+2)[(n-j)2-1]]]>

當r+m＝odd；j+r＝odd；n+m＝even；

Γjnrm=4πHnmHjr(-1)3n+j+2m-2r2sign(r-m)(2n+1)(2j+1)(n+j)(n+j+2)[(n-j)2-1]]]>

當r+m＝odd；j+r＝even；n+m＝odd；

Γjnrm=4πHnmHjr(-1)3n+j+2m-2r2sign(r-m)(2n+1)(2j+1)(n+j)(n+j+2)[(n-j)2-1]]]>

當r+m＝even；j+r＝odd；n+m＝even；

Γjnrm=1HnmHjr(2n+1)(2j+1)]]>

當r+m＝even；j+r＝even；n+m＝odd；

Γjnrm=1HnmHjr(2n+1)(2j+1)]]>

其中為中間變量。