[发明专利]大型射电望远镜天线面板脉动风压快速测算方法在审

专利信息
申请号: 202010644727.9 申请日: 2020-07-07
公开(公告)号: CN112001099A 公开(公告)日: 2020-11-27
发明(设计)人: 许谦;王从思;苗思源;王娜;何飞龙 申请(专利权)人: 中国科学院新疆天文台
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
代理公司: 上海智信专利代理有限公司 31002 代理人: 邓琪
地址: 830011 新疆维吾尔*** 国省代码: 新疆;65
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摘要:
搜索关键词: 大型 射电望远镜 天线 面板 脉动 风压 快速 测算 方法
【说明书】:

发明涉及一种大型射电望远镜天线面板脉动风压快速测算方法,包括:确定射电望远镜的地理位置,构建射电望远镜天线模型;测出天线地理参数,确定天线反射面节点信息以及天线反射面单元信息;计算天线反射面上不同节点的高度;计算天线反射面上任意节点的脉动风速样本;根据实际环境中的天线姿态以及风向,测出风向角;根据脉动风速样本,计算在不同风向角下天线面板任意一个节点所受到的风压,得出可直接施加在有限元分析软件中构建的天线模型上的风压文件,计算风荷对天线的影响。基于本发明的方法,用户无需深入了解风速生成的复杂理论,即可实现面天线随机风压快速生成,从而为采用ANSYS等有限元软件分析天线风荷影响提供方便。

技术领域

本发明涉及天线技术领域,更具体地涉及一种大型射电望远镜天线面板脉动风压快速测算方法。

背景技术

对于大型射电望远镜天线结构,风荷是其结构设计的重要载荷,有时甚至起到决定性作用。顺风向的风的时程曲线中,包含有两种成分:一种是长周期部分,其值常在10分钟以上;另一种是短周期部分,常只有几秒左右。据此,常把风分为平均风(又称稳态风)和脉动风(又称瞬态风)来分析。平均风的长周期远大于一般结构的自振周期,其对结构的作用力的速度、方向看成为不随时间改变的静力。脉动风是由于风的不规则性引起的,它的强度随时间按随机规律变化,它的周期较短,其作用性质是动力的,引起结构的振动,要用随机振动理论来处理。风的计算主要是针对脉动风而言。作用于结构上任一点坐标(x,y,z)的风速V(x,y,z)为平均风速和脉动风速v(x,y,z,t)之和:

目前,工程上的结构抗风分析大多是在频域上进行风振分析,而对结构的风荷响应进行时域分析仍是非常必要的。要在时域范围内对天线结构进行风载分析需要发展风荷载的测算方法,涉及梯度风公式、风速谱密度函数计算、由频域到时域的变换等专门和深入的知识和测算方法,一般技术人员难以对其进行计算。因而,需要提供一种天线面板脉动风压的测算方法,得出可以直接施加在天线ANSYS有限元模型上的风压文件,从而为天线结构进行风载分析提供时域内的风荷信息。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题,本发明提供一种大型射电望远镜天线面板脉动风压的快速测算方法,用户无需深入了解风速生成的复杂理论,即可实现面天线脉动风压快速生成,从而为采用ANSYS等有限元软件分析天线风荷影响提供方便。

本发明提供的一种大型射电望远镜天线面板脉动风压快速测算方法,包括:

步骤S1,确定射电望远镜的地理位置,并在有限元分析软件中构建射电望远镜天线模型;

步骤S2,根据所述射电望远镜的地理位置,测出天线地理参数,根据所述射电望远镜天线模型,确定天线反射面节点信息;

步骤S3,根据所述天线地理参数以及所述天线反射面节点信息,计算天线反射面上不同节点的高度;

步骤S4,根据所述天线地理参数以及所述天线反射面上不同节点的高度,计算天线反射面上任意节点的脉动风速样本;

步骤S5,根据实际环境中的天线姿态以及风向,测出风向角;

步骤S6,根据步骤S4计算出的脉动风速样本,计算在不同风向角下天线面板任意一点所受到的风压,得出可以直接施加在天线ANSYS有限元模型上的风压文件。

所述步骤S2中的天线地理参数包括天线所在地的标准高度、湍流尺度、标准高度处的风速以及地面粗糙度。

所述步骤S2中的天线反射面节点信息包括反射面顶点的纵坐标、反射面节点总数以及反射面各节点坐标。

所述步骤S3中天线反射面上不同节点的高度S为:

S=smin+(k-1)×Δs

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