[发明专利]一种柔性织物表面风阻建模方法

摘要

本发明涉及一种柔性织物表面风阻建模方法。本发明通过对以往文献的研究，提出柔性织物空气摩擦阻力系数指标f，提出初步模型P＝fρvn；设计风洞实验，通过风洞实验得到压强差P、空气密度ρ、和风速v；根据同一种织物在不同风速下的织物空气摩擦系数应相同的理论，在n＝1‑3内搜寻适合的n，经计算得出n＝2。采用最小二乘法，用模型P＝fρv2来确定每个面料的空气摩擦阻力系数f；采取拟合优度检验来验证该模型P＝fρv2的可靠性。本发明提出了一个织物表面空气摩擦阻力系数f,该指标更适合用来衡量服装织物的空气阻力；并建立了织物空气摩擦阻力模型P＝fρv2，并且拟合优度检验显示，模型拟合度高，模型可靠。 1

主权项

1.一种柔性织物表面风阻建模方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1、提出柔性织物空气摩擦阻力系数f，提出初步模型P＝fρvn；步骤2、通过测量风洞实验得到压强差P、空气密度ρ和风速v；步骤3、根据同一种织物在不同风速下的织物空气摩擦系数应相同的理论，在n＝1‑3内搜寻适合的n，根据步骤2所得的多组压强差P、空气密度ρ和风速v得出n＝2；步骤4、采用最小二乘法，用模型P＝fρv2来确定每个面料的空气摩擦阻力系数f；步骤5、采取拟合优度检验来验证该模型P＝fρv²的可靠性；步骤1具体是：由流体力学空气阻力公式其中，F为空气阻力，CD为空气阻力系数，A为迎风面积；拟定空气摩擦阻力初步模型Ff＝f·ρ·A·vn  (2)其中，Ff指表面摩擦阻力，f指与织物表面空气摩擦阻力系数，它是与织物的抗风阻性能有关的系数；又由压强公式F＝P·A，带入(2)可得P＝f·ρ·vn，  (3)公式(3)即为织物表面与空气摩擦的初步模型，其中n为未知参数；步骤2具体是：根据伯努力原理，有平板压差计算方程变形可得由此公式将风速转化成空气经过面料产生的压强差Pij；在每个n值下共有i组压差值，分别记为P1j，P2j，···，P6j，i为织物编号，j为风速编号；步骤3具体是：n反映的是速度与空气摩擦阻力之间的非线性关系，n＝1表示速度与空气摩擦阻力呈线性关系即F＝f·ρ·A·v，所以n＝1应该是n的起始搜寻值；鉴于对不同面料的压差值进行曲线拟合，幂函数的指数小于3；空气阻力与风速之间的回归关系，将n＝3作为搜寻结束值；搜寻步长设定为0.1即可使n精确到小数点后一位；容忍方差D0和搜寻歩长共同决定n的取值精度；理论上同一种织物在不同风速下的织物空气摩擦系数应相同；因此，由统计学中方差相关理论可知，同一面料的空气摩擦阻力系数f的方差D_i＝0；然而实验中，同一个面料在八个不同风速下的应该是趋近相等的一组数，方差D_i为无限趋近于0的一组数；方差D_i就越小，n越趋近精确值；每一种织物都可以算出一个方差，一共i个这样的方差；此时在n＝1～3中开始搜寻；取其中最大的方差D_max与容忍方差D₀来比较；容忍方差D₀起到提高解的精度的作用，D₀越趋近于0表明数据的离散程度越小，n值越趋近于真实值；D₀的取值经过调试得到，且limD₀＝0；如果D_max<D₀，表明n已经非常趋近精确值，则可认为此时的n为适合值；根据实验结果，得出n的精确值为2；步骤4具体是：用模型P＝f·ρ·v²来确定每个面料的空气摩擦阻力系数f；计算每个面料的空气摩擦阻力系数f的原理为采用最小二乘法，对实验数据进行曲线拟合；假设f_i在f_imin～f_imax之间，采用定步长搜索得到；步长为(f_imin～f_imax)/50，当满足最小时，对应的f_i为该面料的空气阻力摩擦系数；步骤5具体是：由于织物表面空气摩擦阻力模型P＝f·ρ·v²为多元回归方程，多元回归方程的拟合优度检验用统计量来进行评判；因此采取拟合优度检验来验证该模型的可靠性；的取值在0至1之间，越接近1，说明回归方程对样本数据点的拟合优度越高；反之，越接近0，说明回归方程对样本数据点的拟合优度越低；通过研究结果，每组柔性织物空气摩擦阻力系数和模型的拟合优度检验都在0.976以上，说明模型拟合度高。