[发明专利]一种风机叶片结构的视觉动力学仿真方法

权利要求书

1.一种风机叶片结构的视觉动力学仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、建立风机叶片结构的视觉振动监测实验系统；

步骤2、对视频中的风机叶片结构以人机交互方式施加激励力；

步骤3、综合生成新的激励下叶片结构的动态响应；

步骤4、实时生成叶片结构动态响应预测的仿真动画；

步骤5、计算响应预测准确度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1还包括：从实验中获得叶片结构的视频数据并辨识全场模态参数，获得模态振型φ、固有频率ω_d和模态阻尼ξ。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中人机交互方式施加激励力具体包括：人工移动鼠标至叶片结构上任意一点(x,y)，按下鼠标左键并同时将鼠标按某一方向移动一定距离，然后在新的位置(x_e,y_e)处释放鼠标左键。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激励力施加的作用点为(x,y)，所述激励力的施加方向为鼠标移动的方向，所述激励力的大小和鼠标移动的距离成正比。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激励力为：

F_u(x,y,t)＝λ(x_e-x)F(t)

F_v(x,y,t)＝λ(y_e-y)F(t)

其中，F_u(x,y,t)和F_v(x,y,t)即为施加的激励力F(x,y,t)在水平和竖直方向的分量；λ为尺度因子；F(t)为随时间变化的函数，代表激励类型。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述F(t)可以为脉冲激励、随机激励或扫频激励。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中动态响应表达式为：

其中，U(x,y,t)为叶片结构的动态响应，包含水平方向位移响应u(x,y,t)和竖直方向位移响应v(x,y,t)；Q为截断的模态阶数；φ_i为第i阶模态振型；q_i(t)为第i阶模态坐标；q_i(t)为：

其中，(·)^T和分别表示转置和卷积操作；h_i(t)为单位脉冲响应函数，其表达式为：

其中，m_i和ω_ni分别为第i阶模态质量和无阻尼固有频率。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述仿真动画的每一帧都经过运动放大处理，在t时刻的动画帧为：

I(x+αu,y+αv,t)＝I(x,y,0)

其中，α为运动放大因子。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5还包括：采用互相关法计算仿真结果与实验结果的互相关系数。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤5还包括：实验获得的响应实测结果为G(x,y,t)，可视化仿真响应预测结果为U(x,y,t)，互相关系数具体表达式为：

其中，r(G,U)为两者的互相关系数，Cov(G,U)为G和U的协方差，Var[G]和Var[U]为G和U的方差。