[发明专利]一种冰形简化方法

摘要

一种冰形简化方法属于航空领域，对冰风洞中得到的复杂的不规则二维冰形进行简化，采用B样条曲线方法，针对角状型冰和流线型冰两种基本类型的冰，提供了基于冰形特征点位置的参数化描述方法，并公开了一种以冰形相似度为目标函数寻求最优或准最优方案的冰形简化方法；本发明为飞机结冰研究、结冰风洞调试及冰风洞实验结果处理等领域提供技术支撑，具有较好的工程应用价值。

主权项

1.一种冰形简化方法，其特征在于包括如下步骤：(1)确定冰形的类型通过观察确定冰形是典型的流线型冰或角状型冰；(2)确定冰形的特征点①角状型冰的五个特征点为上冰角点、下冰角点，驻点、上极限点和下极限点，采用如下方法得到：第一步以翼型前缘处为分界线，将二维冰形分为上下两部分；第二步沿上下表面分别搜索冰形离物面最远点，该两点即为上、下冰角点，搜索过程中对冰形每一个单元段进行内插值，分别计算各点离物面的距离；第三步搜索上、下冰角点之间离物面最近处的点，该点即为驻点；第四步根据带冰翼型数据和初始翼型数据进行搜索，不重合的部分即为冰形区域，冰形区域上、下临界点为冰形上、下极限点；②流线型冰的三个特征点为驻点、上极限点和下极限点，采用如下方法得到：第一步搜索冰形离物面最远处的点，该点即为驻点；第二步根据带冰翼型数据和初始翼型数据进行搜索，不重合的部分即为冰形区域，冰形区域上、下临界点为冰形上、下极限点；(3)基于特征点位置的冰形简化过程冰形简化过程是在维持原始冰形特征点位置不变的情况下，采用通过各特征点的B样条曲线代替原始冰形曲线的参数化描述方法，其过程为：①冰形采用三次B样条曲线描述，B样条曲线由分段曲线组成，三次B样条曲线中4个控制点控制一段曲线，则一个N个控制点的B样条曲线的段数为(N‑3)段；上、下极限点处的控制点取三重顶点，即三个重合的控制点的X、Y坐标值都对应取为该极限点的X、Y坐标值；驻点、上极限点、下极限点处控制点应在一条直线上，取该顶点与翼型距离线的垂直方向，三个控制点之间的距离为一个小量，中间的控制点的坐标取为对应的顶点坐标；两个特征点之间的冰形曲线通过一段或多段曲线组成，对应的控制点可以根据冰形数据进行调整；②调整上述B样条曲线中的各个参数使简化后的冰形曲线与原始冰形曲线的相似度达到最优，其过程作为一个以冰形相似度为目标函数的寻求最优或准最优方案的优化过程，寻找方法采用基因遗传算法或其它优化算法；所述的冰形相似度通过计算冰形差异率得到，所述的冰形差异率为两个冰形面积不重叠面积之和与两个冰形平均面积之比，冰形的相似度与冰形的差异率之和为100％；③上述优化后的B样条曲线即为简化后的冰形曲线。