[发明专利]一种冰形相似度量化评估方法

摘要

本发明公开了一种冰形相似度评估方法，目的在于解决在结冰风洞试验过程中，对冰形相似度的判定通常采用定性比较的方式，缺乏相应的定量评估方法的问题。本发明提供了一种基于几何特征量、冰形差异率的冰形相似度量化评估方法，并提供了评估方法中的各分量的具体物理含义和计算方法。本发明能有效解决现阶段结冰风洞试验中对冰形相似度的评估采用定性方法的缺陷，采用本发明对冰形进行相似度定量评估，可为结冰风洞的调试、冰风洞实验结果的简化处理、冰风洞试验精度的评估、不同试验参数对冰形的影响规律研究等提供技术支撑，有较好的工程应用价值。

主权项

1.一种冰形相似度评估方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在物面上结冰，确定结冰的冰型为流线型或角状型；(2)若步骤(1)的冰型为角状型冰，则执行步骤(3)，若步骤(1)的冰型为流线型冰，则执行步骤(4)；(3)测定角状型冰的上冰角长度Hu、下冰角长度Hl、上冰角角度Au、下冰角角度Al、驻点厚度Ts、冰宽度最大宽度Wm、上极限Su、下极限Sl八个特征量，这八个特征量的测定步骤如下：第一步，以角状型冰的前缘处为分界线，将角状型冰的二维冰形分为上端部分、下端部分；第二步，沿角状型冰二维冰形的上、下表面分别搜索冰型离物面最远的点，角状型冰上端部分距离物面最远的点即为上冰角点，角状型冰下端部分距离物面最远的点即为下冰角点，上冰角点、下冰角点到物面的距离分别为上冰角长度Hu、下冰角长度Hl，上冰角点到物面距离所在直线与水平线的夹角为上冰角角度Au，下冰角点到物面距离所在直线与水平线的夹角为下冰角角度Al；第三步，在角状型冰上搜索上冰角点、下冰角点之间距离物面最近的点，该点即为驻点，驻点厚度为Ts；第四步，根据带冰翼型数据和初始物面数据进行搜索，不重合的部分即为冰形区域，冰形区域的上临界点、下临界点分别为冰形上极限点、下极限点，上极限点离驻点的长度为上极限Su，下极限点离驻点的长度为下极限Sl；第五步，搜索角状型冰二维冰形沿竖直方向的上、下极限，两者的差值即为冰宽度最大宽度Wm，然后执行步骤5；(4)测定流线型冰的驻点厚度Ts、最大宽度Wm、极限宽度Wi、上极限Su、下极限Sl五个特征量，这五个特征量的测定步骤如下：步骤a，在流线型冰上搜索距离物面最远的点，该点距离物面的距离即为驻点厚度Ts，对应在物面上离该点最近的点即为驻点；步骤b，在流线型冰二维冰形上，从驻点沿冰型往上搜索横坐标大于流线型冰前缘坐标的方向，找到竖直方向坐标最大的点A；从驻点沿冰型往下搜索横坐标大于流线型冰前缘坐标的方向，找到竖直方向坐标最小的点B；点A和点B在竖直方向的距离即为最大宽度Wm；步骤c，根据带冰翼型数据和初始物面数据进行搜索，不重合的部分即为冰形区域，冰形区域的上临界点、下临界点分别为冰形上极限点、下极限点，上极限点离驻点的长度为上极限Su，下极限点离驻点的长度为下极限Sl；步骤d，上极限点、下极限点在竖直方向的差值即为极限宽度Wi，然后执行步骤5；(5)按照如下公式(1)计算各特征的百分比差异率：式(1)中，Xi为冰形特征，下标R代表参考冰形，下标S代表对比冰形；对于角状冰，i的取值范围为1～8；对于流线型冰，i的取值范围为1～5；根据式(1)的结果，按照如下公式(2)求取平均百分比差异：式(2)中，N为特征的数量；根据式(2)的结果，按照如下公式(3)求取特征量相似度Dia：(6)采用两个冰形面积不重叠面积之和与其两个冰形平均面积之比，计算求解冰形差异率；(7)通过如下公式(5)计算冰形相似度Par：Par＝r1×Dia+r2×(1‑Rat)   (5)，式(5)中，Par为冰形相似度，Dia为冰形特征量相似率，Rat为冰形差异率，r1、r2为加权因子，r1为0‑1，r2为0‑1，r1+r2＝100％。