[发明专利]对风洞来流能谱进行测量的方法及系统、设备、存储介质

权利要求书

1.一种对风洞来流能谱进行测量的方法，其特征在于，包括以下内容：

基于纳米散射示踪技术拍摄得到风洞喷管壁面边界层中涡结构的多张图片；

对多张图片进行小波分析得到关于涡尺度的能量分布；

基于互相关算法对时间相关的两张图片进行分析，得到涡结构的速度场分布；

基于关于涡尺度的能量分布和涡结构的速度场分布计算得到关于频率的能量分布；

基于关于频率的能量分布和Lighthill涡声理论计算得到涡结构运动产生的辐射功率分布，进而计算得到风洞来流的能谱结果。

2.如权利要求1所述的对风洞来流能谱进行测量的方法，其特征在于，所述对多张图片进行小波分析得到关于涡尺度的能量分布的过程包括以下内容：

对每一张图片，依次选取每个像素高度上的灰度值进行小波分析，得到每个像素位置上各种涡尺度对应的能量系数，再将所有有效像素位置上同一涡尺度对应的能量系数进行求和，得到能量系数随涡尺度变化的分布结果；

采用统计平均的方法对所有图片对应的能量系数随涡尺度变化的分布结果进行计算，得到关于涡尺度的初始能量分布；

对关于涡尺度的初始能量分布进行归一化处理，得到关于涡尺度的能量分布。

3.如权利要求1所述的对风洞来流能谱进行测量的方法，其特征在于，所述基于互相关算法对时间相关的两张图片进行分析，得到关于涡尺度的速度场分布的过程包括以下内容：

从多张图片中选取时间相关的两张图片，并分别获取其灰度值信息；

选取第一时刻图片上任意一个像素点的灰度值，与第二时刻图片上的所有像素点的灰度值进行互相关运算，得到若干个互相关函数值；

获取最大互相关函数值所对应的像素点坐标，并基于最大互相关函数值所对应像素点的坐标和第一时刻图片中选取像素点的坐标计算得到涡结构的位移；

基于计算得到的涡结构的位移和两张图片的拍摄时间间隔计算得到涡结构的运动速度；

重复上述过程，从而得到涡结构的速度场分布。

4.如权利要求2所述的对风洞来流能谱进行测量的方法，其特征在于，采用以下公式计算能量系数：

其中，E表示位置τ处涡尺度为λ时的能量系数，I(x,y)表示图片的灰度信息，为ψ_τ,λ(x)的复共轭函数，ψ_τ,λ(x)表示小波变换采用的基函数。

5.如权利要求4所述的对风洞来流能谱进行测量的方法，其特征在于，所述基函数采用mexihat小波函数，表达式为：

6.如权利要求1所述的对风洞来流能谱进行测量的方法，其特征在于，采用以下公式计算涡结构运动产生的辐射功率分布：

其中，P_f表示辐射功率分布，K表示传递系数，f表示频率，指数n根据Lighthill涡声理论设定，E₂(f)表示关于频率的能量分布。

7.如权利要求6所述的对风洞来流能谱进行测量的方法，其特征在于，采用以下公式计算风洞来流的能谱结果：

其中，PSD表示功率谱密度，即风洞来流的能谱结果，R(s)表示衰减函数，s表示噪声的传播路径，s₁表示图片的流向中心位置，s₂表示待测自由来流能谱的位置。

8.一种对风洞来流能谱进行测量的系统，其特征在于，包括：

图像获取单元，用于获取基于纳米散射示踪技术拍摄得到风洞喷管壁面边界层中涡结构的多张图片；

小波分析单元，用于对多张图片进行小波分析得到关于涡尺度的能量分布；

速度场分析单元，用于基于互相关算法对时间相关的两张图片进行分析，得到涡结构的速度场分布；

第一计算单元，用于基于关于涡尺度的能量分布和涡结构的速度场分布计算得到关于频率的能量分布；

第二计算单元，用于基于关于频率的能量分布和Lighthill涡声理论计算得到涡结构运动产生的辐射功率分布，进而计算得到风洞来流的能谱结果。