[发明专利]一种圆形温度场声学测量拓扑结构重建方法

说明书

本发明涉及一种圆形温度场声学测量拓扑结构重建方法，包括步骤：确定声波换能器的数量；基于径向基拟合与奇异值分解结合的方法对圆形区域进行初步划分，在初步划分的圆形区域中包括外圆、内圆；采用粒子群优化算法对所有声波换能器的位置参数、圆形区域中内圆的半径参数、圆形区域中子温区域的弧度参数进行优化，以重构圆形区域的拓扑结构；根据圆形区域的拓扑结构重构温度场，计算圆形区域的温度函数。本发明能够在声波换能器数量确定的情况下，将改变声波换能器在圆形区域的布局以及子温区域的划分，基于粒子群优化算法以温度场重构模型的均方根误差最小为目标，从而更精确的对温度场进行重构。

技术领域

本发明涉及技术领域，特别涉及一种圆形温度场声学测量拓扑结构重建方法。

背景技术

在燃烧过程中，由燃料引起的不稳定燃烧过程以及不均匀的气体流动，会造成测量位置的气体温度快速变化，导致温度测量不准确，因此需要进行温度场重建。这种现象经常发生在如锅炉、燃气轮机、火箭发送机等各类工业及推进装置。

不少日常生活场景和工业生产过程都存在着圆形区域温度场重建的需求，但由于需要重建的温度场条件各异，相同的拓扑结构不能适应本温度场时，重建的误差就比较大。目前关于二维平面温度场重建优化的研究多数是针对矩形区域展开讨论，极少设计圆形区域的情况，这是因为圆形区域的边界条件比方形更加模糊，布置声波换能器需考虑的因素更多，从而导致优化的难度增加。因此在圆形区域温度场重建的过程中，还需要对一些影响因素进行优化。

发明内容

本发明的目的在于在不改变声波换能器的数量的情况下，调整圆形区域声波换能器的拓扑结构和子温区域划分，来解决圆形区域温度场重建的问题，提供一种圆形温度场声学测量拓扑结构重建方法。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种圆形温度场声学测量拓扑结构重建方法，包括以下步骤：

步骤S1：确定声波换能器的数量；基于径向基拟合与奇异值分解结合的方法对圆形区域进行初步划分，在初步划分的圆形区域中包括外圆、内圆；

步骤S2：采用粒子群优化算法对所有声波换能器的位置参数、圆形区域中内圆的半径参数、圆形区域中子温区域的弧度参数进行优化，以重构圆形区域的拓扑结构；

步骤S3：根据步骤S2得到的圆形区域的拓扑结构，重构温度场，计算圆形区域的温度函数。

更进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

初步划分后确定有J个声波换能器，圆形区域中包括N个子温区域；

将J个声波换能器设置在圆形区域的外圆圆周上，声波换能器的初始坐标为(x_j,y_j)，其中j表示第j个声波换能器，j∈J；

第j个声波换能器的最佳位置坐标为(x`<sub>j</sub>,y`_j)，用极坐标形式表示为：

其中，为与横坐标的夹角；将极坐标形式转换为矩阵形式表示：

声波换能器在外圆圆周上的转动角度为，且每个声波换能器的转动角度相互之间无关联；内圆半径为r；N个子温区域的弧度为，i表示第i个子温区域；将J个声波换能器的转动角度为作为位置参数，且位置参数的初始值为中的随机值；将内圆半径r作为半径参数r，且半径参数r的初始值为[1,5]中的随机值；将N个子温区域的弧度作为弧度参数，且内圆中的子温区域的弧度相加为，外圆中的子温区域的弧度相加为；