[发明专利]基于粒子群算法的覆冰参数计算方法

权利要求书

1.一种基于粒子群算法的覆冰参数计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.将五个截面直径互不相同的圆柱形导体均匀布置到覆冰环境中，并以每分钟两圈的转速旋转这五个圆柱形导体；其中，五个圆柱形导体的长度相同，设置长度为35cm；

S2.实时采集旋转圆柱形导体在时间Δt内的覆冰增量dM；

S3.以覆冰增量dM为目标值，采用三参数粒子群算法计算得到覆冰参数；所述覆冰参数包括风速U、环境温度T、空气中液态水含量w、空气中水滴中值直径MVD；所述步骤S3包括：

S301.选取其中四个圆柱形导体作为三参数粒子群算法的输入样本，将剩余的一个圆柱形导体作为验证样本；

S302.设定覆冰总时长为t_a；

设定空气中液态水含量w的穷举范围为w₁～w₂，其中w₁＝0.02g/m³，w₂＝6g/m³；设定液态水含量中间值设定环境温度T的范围为-10℃～0℃；设定风速U的范围为0.5m/s～35m/s；设定空气中水滴中值直径MVD范围为5μm～80μm；

设定三参数粒子群算法的最大迭代次数为N_max；

设定空气中液态水含量的迭代变化量Δw为0.04g/m³；

S303.构建优化函数Φ：

其中，表示第i个圆柱形导体的覆冰增量计算值和实测值的差值的绝对值；所述覆冰增量是指覆冰重量的增加量；

S304.初始化液态水含量w为范围为w₁～w_md，液态水含量w的初始值为w_md；

S305.初始化T、U以及MVD；

S306.确定空气中水滴分别撞向五个圆柱形导体的水滴轨迹；

S307.根据水滴轨迹分别计算五个圆柱形导体的表面水滴碰撞率；

S308.根据圆柱形导体的表面水滴碰撞率分别计算五个圆柱形导体的表面水滴冻结率；

S309.将作为输入样本的四个圆柱形导体的外流场、水滴轨迹、表面水滴碰撞率和表面水滴冻结率，带入优化函数Φ，计算得到Φ₁；

S310.判断Φ₁是否为0或迭代次数是否为N_max，如否，则更新覆冰参数的位置与速度，返回步骤S305；如是，采用三参数粒子群算法计算得到覆冰参数并进入步骤S312；其中，MVD₁为空气中水滴中值直径；T₁为环境温度；为空气中液态水含量；U₁为风速；

S311.初始化液态水含量w的范围为w_md～w₂，液态水含量w初始值为w_md；按照步骤S305-S309类推，计算得到Φ₂；判断Φ₂是否为0或迭代次数是否为N_max，如否，则更新覆冰参数的位置与速度，返回步骤S305；如是，采用三参数粒子群算法计算得到覆冰参数并进入步骤S312；其中，MVD₂为空气中水滴中值直径；T₂为环境温度；为空气中液态水含量；U₂为风速；

S312.根据得到的覆冰参数以及分别计算得到验证样本的覆冰增量值dM^A以及dM^Β，将计算得到的验证样本的覆冰增量值dM^A以及dM^Β分别与实时测量得到的验证样本的覆冰增量值dM₅进行差值运算，得到差值以及差值将差值以及中的较小值作为保留值

判断是否在预先设定的误差允许范围内，若否，则将对应的空气中液态水含量标记为w^Λ，并设置w_md为w^Λ，返回执行步骤S304；若是，则将对应的覆冰参数存储到最优解集中；

S313.判断当前采集实时覆冰重量值的时刻t是否满足t＜t_a，若否，则进入下一当前时刻，返回步骤S2；若是，则得到最终的最优解集。