[发明专利]基于有限状态的旋翼系统诱导流场的轴向诱导速度计算方法

权利要求书

1.基于有限状态的旋翼系统诱导流场的轴向诱导速度计算方法，其特征在于：所述方法具体过程为:

步骤一、获取旋翼平面上方空间内测试点集在椭圆坐标系ν,η,下的坐标；

步骤二、设定最大谐波参数N，根据最大谐波参数求解相应矩阵参数，并根据正弦分量的动态压力系数余弦分量的动态压力系数及相应矩阵参数，求解

相应矩阵参数为[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质量矩阵，[D^c]、[D^s]代表余弦和正弦分量的阻尼矩阵，[L^c]为余弦分量的关联系数矩阵、[L^s]为正弦分量的关联系数矩阵，为Peters-Morillo模型展开系数；

步骤三、根据求解

其中为混合模型中分别对应余弦和正弦奇数量的系数；

步骤四、根据和步骤一获取的测试点集在椭圆坐标系ν,η,下的坐标构建混合模型，基于混合模型求解旋翼平面上方测试点处诱导流场的轴向诱导速度

步骤五、根据混合模型计算得到的旋翼平面上方测试点处诱导流场的轴向诱导速度和Peters-Morillo模型计算得到的旋翼平面上方测试点处诱导流场的轴向诱导速度建立重构模型，根据重构模型计算旋翼平面上方测试点处诱导流场的轴向诱导速度v_z；

步骤六、利用基因算法、蚂蚁算法或粒子算法对重构模型中的系数进行优化，使重构模型误差达到最小，最终求出优化后重构模型，根据优化后重构模型计算旋翼平面上方测试点处诱导流场的轴向诱导速度v′_z。

2.根据权利要求1所述基于有限状态的旋翼系统诱导流场的轴向诱导速度计算方法，其特征在于：所述步骤二中设定最大谐波参数N，根据最大谐波参数求解相应矩阵参数，并根据正弦分量的动态压力系数余弦分量的动态压力系数及相应矩阵参数，求解具体过程为：

分别计算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)]]>

其中代表系数的一阶导数，[]^-1表示对关联系数矩阵求逆运算；且[M^c]、[M^s]、[D^c]、[D^s]、[L^c]、[L^s]矩阵的构造均遵从如下的关系：

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为矩阵元素所在位置的索引信息，且满足r≤j≤N，m≤n≤N，odd代表加和为奇数，even代表加和为偶数；

[M^c]、[M^s]、[D^c]、[D^s]、[L^c]、[L^s]矩阵中各元素计算公式如下：

[M^c]和[M^s]矩阵中各元素的计算公式为：

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;]]>

为中间变量；

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

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

(A)！！代表数A的双阶乘，有如下定义

(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)！！；

当r＝m；j＝n±1；j+r＝odd；n+m＝even；

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

当r＝m；j＝n±1；j+r＝even；n+m＝odd；

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

为中间变量；

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

(A)！！代表数A的双阶乘，有如下定义

(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)！！；

当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],]]>

当r≠m；

Mjnrm=0]]>

其中[M^c]和[M^s]矩阵的差别在于[M^s]矩阵中不含有r＝0的所有行和列；[D^c]和[D^s]矩阵中各元素的计算公式为：

当r＝m；j+r＝odd；n+m＝odd；

Djnrm=1Knm]]>

当r＝m；j+r＝even；n+m＝even；

Djnrm=1Knm]]>

当r＝m；j+r＝odd；n+m＝even；

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

当r＝m；j+r＝even；n+m＝odd；

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

当r≠m；

Djnrm=0]]>

其中为中间变量，

Knm=(π2)(-1)n+mHnm,]]>

其中[D^c]和[D^s]矩阵的差别在于[D^s]矩阵中不含有r＝0的所有行和列；[L^c]矩阵和[L^s]矩阵中各元素的计算公式为：

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|、为中间变量；

其中min(r,m)代表比较r、m，取两者中较小的整数；

当r+m＝odd；j+r＝odd；n+m＝odd；

Γjnrm=sign(r-m)KnmKjr(2n+1)(2j+1)]]>

当r+m＝odd；j+r＝even；n+m＝even；

Γjnrm=sign(r-m)KnmKjr(2n+1)(2j+1)]]>

Kjr=(π2)(-1)j+rHjr]]>

当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]]]>

当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]]]>

当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]]]>

当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]]]>

当r+m＝even；j+r＝odd；n+m＝even；

Γjnrm=1HnmHjr(2n+1)(2j+1)]]>

当r+m＝even；j+r＝even；n+m＝odd；

Γjnrm=1HnmHjr(2n+1)(2j+1)]]>

其中为中间变量。