基于目标迎风截面先验模态的风洞整流测速校准方法及系统与流程

本发明涉及风洞试验流场校准与测试，具体涉及一种基于目标迎风截面先验模态的风洞整流测速校准方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、风洞试验是开展各类模型气动特性研究的重要试验手段，试验模型的气动响应与模型迎风侧的来流流场状态密切相关。在风洞设备运行过程中，风洞内部会受入口来流扰动、流道部件作用产生流场畸变，需要通过整流装置对来流进行调理，以此获得满足试验条件的来流环境。常规风洞整流调理工作，多针对风洞试验段整体或者固定标准测量截面开展流场校准作业，测速与整流调节均围绕该标准截面实施，广泛应用于封闭式、低速、环境等多类风洞设备的前期调试工作。流场校准过程会结合测速采集手段获取截面流动信息，再据此调整整流结构状态，保障风洞输出的来流能够适配多数常规模型试验的基础使用需求。

3、现有风洞流场校准模式下，测速与整流的优化对象和模型实际的目标迎风截面存在位置差异，在开展针对特定试验模型的校准时，难以直接获得目标迎风截面完整风速分布信息。若采用少量测点采集数据，无法完整反映目标迎风截面流场状态，若开展稠密测速，又会带来额外的流场干扰，使得流场品质指标的获取存在困难，进而难以基于目标迎风截面真实流场状态去反求整流模块组的调节参数，难以开展迭代式的整流校准作业，会对模型迎风侧来流的校准效果带来一定影响。

技术实现思路

1、为了解决现有风洞校准难以获取目标迎风截面完整流场信息，不利于开展迭代式整流校准作业的问题，本发明提供了基于目标迎风截面先验模态的风洞整流测速校准方法及系统，通过构建目标迎风截面的先验风场样本库来确定测量截面有限测速点，采集有限测速点的测量信号后重构目标迎风截面风速分布并计算流场品质指标，再依据流场品质指标反求并更新整流模块组，循环迭代直至流场品质指标满足预设要求，实现了以目标迎风截面为对象的闭环整流测速校准，提高了风洞试验模型迎风侧来流流场的校准针对性。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种基于目标迎风截面先验模态的风洞整流测速校准方法。

4、一种基于目标迎风截面先验模态的风洞整流测速校准方法，包括以下过程：

5、确定风洞试验段内待校准的目标迎风截面，构建所述目标迎风截面的先验风场样本库，依据所述先验风场样本库确定测量截面上的有限测速点；

6、采集所述有限测速点对应的测量信号，依据所述测量信号与所述先验风场样本库重构所述目标迎风截面的风速分布，依据所述目标迎风截面的风速分布计算流场品质指标；

7、依据所述流场品质指标反求整流模块组的调节参数，依据所述调节参数更新所述整流模块组，循环执行采集所述测量信号至更新所述整流模块组的操作，直至所述流场品质指标满足预设要求。

8、在本发明第一方面的一种实现方式中，所述目标迎风截面布置于试验模型的迎风侧；所述测量截面布置于所述目标迎风截面的上游； 所述有限测速点的数量少于对所述目标迎风截面开展稠密重构所需采样点的数量。

9、在本发明第一方面的一种实现方式中，构建所述先验风场样本库所采用的数据来源为数值模拟结果、风洞试验测量结果、历史校准数据中的至少一种；所述先验风场样本库存储多种来流扰动、整流模块参数、试验工况下，所述测量截面与所述目标迎风截面对应的风速分布样本。

10、在本发明第一方面的一种实现方式中，确定所述有限测速点的布设位置，采用所述目标迎风截面先验风场的主模态、所述测量截面与所述目标迎风截面的相关性、风速重构误差最小化原则、传感器安装约束条件中的至少一种；

11、重构所述目标迎风截面的风速分布所采用的重构方式为插值重构、低秩模态重构、压缩感知重构、最小二乘重构、机器学习重构、数据同化重构中的至少一种。

12、在本发明第一方面的一种实现方式中，所述流场品质指标的计算，包括：获取所述目标迎风截面的主流向速度变异系数、所述目标迎风截面的横向速度分量统计值、所述目标迎风截面的竖向速度分量统计值、所述目标迎风截面的高度向速度梯度、所述目标迎风截面的横向速度梯度、所述目标迎风截面的偏流角；对获取到的各类指标进行加权组合得到综合流场品质指标。

13、在本发明第一方面的一种实现方式中，反求所述整流模块组的调节参数时，对所述调节参数设置数值上限；对所述调节参数设置数值下限；对所述调节参数设置单步变化幅值约束；得到受限更新后的所述调节参数；将受限更新后的所述调节参数输出至所述整流模块组。

14、在本发明第一方面的一种实现方式中，依据所述流场品质指标反求所述整流模块组的调节参数，包括：

15、识别所述目标迎风截面对应区域主流向速度与目标速度的偏差；当主流向速度高于目标速度，输出增大对应上游整流分区阻力或者降低开孔率的所述调节参数；当主流向速度低于目标速度，输出减小对应上游整流分区阻力或者提高开孔率的所述调节参数；识别所述目标迎风截面的偏流指标，输出调整对应上游整流分区导流角、局部遮挡率的所述调节参数。

16、在本发明第一方面的一种实现方式中，所述测量信号为风速信号、压差信号、与风速具备对应关系的等效测量信号中的至少一种；采集得到的所述测量信号输入至所述目标迎风截面的风速分布重构环节；

17、所述整流模块组包含沿风洞高度方向、宽度方向分区布设的多个可调节整流模块；所述调节参数为分区阻力系数、开孔率、导流角、局部遮挡率、导流片角度、模块启闭状态中的至少一种；所述整流模块组接收所述调节参数完成分区独立调节。

18、第二方面，本发明提供了一种基于目标迎风截面先验模态的风洞整流测速校准系统。

19、一种基于目标迎风截面先验模态的风洞整流测速校准系统，包括：

20、样本与测点配置单元，被配置为：确定风洞试验段内待校准的目标迎风截面，构建所述目标迎风截面的先验风场样本库，依据所述先验风场样本库确定测量截面上的有限测速点；

21、风场解析计算单元，被配置为：采集所述有限测速点对应的测量信号，依据所述测量信号与所述先验风场样本库重构所述目标迎风截面的风速分布，依据所述目标迎风截面的风速分布计算流场品质指标；

22、整流迭代调节单元，被配置为：依据所述流场品质指标反求整流模块组的调节参数，依据所述调节参数更新所述整流模块组，循环执行采集所述测量信号至更新所述整流模块组的操作，直至所述流场品质指标满足预设要求。

23、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：处理器和计算机可读存储介质；

24、处理器，适于执行计算机程序；

25、计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现本发明第一方面所述的基于目标迎风截面先验模态的风洞整流测速校准方法。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、本发明首先确定风洞试验段内待校准的目标迎风截面，构建对应的先验风场样本库，基于先验风场样本库确定测量截面上的有限测速点，只需要采集有限测速点的测量信号，就可以结合先验风场样本库完成目标迎风截面风速分布重构，再计算得到对应的流场品质指标。本发明根据流场品质指标反求整流模块组的调节参数，更新整流模块组后重复信号采集、风场重构、指标计算与参数反求的过程，直到流场品质指标达到预设要求。本发明可以在不开展稠密测速的条件下得到目标迎风截面的完整风速分布，减少测速环节带来的流场干扰，缓解测速优化对象和目标迎风截面位置不一致带来的不利影响。本发明将目标迎风截面作为校准对象，流场品质指标直接反映模型迎风侧实际来流条件，整流模块组的调节参数由目标迎风截面对应的流场品质指标推导得到，通过多轮迭代的方式逐步调整整流状态。本发明可以适配不同试验工况下的风洞校准需求，有助于改善模型迎风侧的来流校准效果，也可以降低风洞流场校准过程对测点数量的依赖，为风洞试验的来流调理提供了可行的处理路径。

28、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。