【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于近壁面不可压缩流体的流声，尤其涉及一种壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法。
技术介绍
1、壁面脉动压力是一种作用于壁面的分布式载荷，在水动力噪声计算与水下航行器低噪声设计研究中具有重要意义。脉动压力载荷的有效评估对于准确计算水动力噪声是必要的，常用的脉动压力载荷评估方法包括直接测量法与数值模拟法。直接测量法通过布置水听器与压力传感器，通过信号处理得到脉动压力载荷以及流噪声分量，而数值模拟方法通过计算流体力学方法以及lighthill声类比方法，获取脉动压力分量与声学分量。
2、但是传统方法存在以下不足：传统方法无法实现从湍流模式角度分析能量组成，此外，由于声速相对较大，传统方法无法准确估计低频区域的声学能量，并将其从流体动力能量中分离出来。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，以解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术技术方案能够帮助深入了解流声转换机制，并为壁面湍流水动力噪声预估经验模型提供机理依据。对于低噪声水下航行器结构设计，以及提高其声隐身性能具有重要意义。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，包括：
3、获取壁面脉动压力的线性阵列数据；
4、对所述线性阵列数据进行预处理，得到脉动压力矩阵；
5、对所述脉动压力矩阵进行正交分解，计算得到重构压力矩阵；
6、将所述重构压力矩阵进行时
7、将所述频率波数谱进行划分，得到若干个区域，基于所述若干个区域的光谱能量，得到流体动力分量和声能分量；
8、基于所述流体动力分量、所述声能分量，计算不同模式下各组分能量占比。
9、优选地，获取壁面脉动压力的线性阵列数据的过程包括：
10、通过试验或数值仿真得到壁面脉动压力的线性阵列数据，并将所述线性阵列数据整合成信息数据表，其中所述信息数据表包括：空间阵列信息和离散时间信息。
11、优选地，得到脉动压力矩阵的过程包括：
12、对所述线性阵列数据进行去均值处理，并按照时间与空间信息进行排序，得到脉动压力矩阵。
13、优选地，计算得到重构压力矩阵的过程包括：
14、采用适当正交分解方法对所述脉动压力矩阵进行正交分解，得到特征值和特征向量，基于所述特征向量，得到时间系数，将所述时间系数与所述特征向量相乘，得到重构压力矩阵。
15、优选地，所述重构压力矩阵的计算公式为：
16、p′＝φ*s*v′，
17、a＝p′*φ，
18、
19、其中φ表示为脉动压力矩阵的特征向量，s表示为脉动压力矩阵的特征值，a为时间系数，表示为由pod模式重构的脉动压力矩阵。
20、优选地，计算得到频率波数谱的公式为：
21、
22、其中，w(xm,tn)＝wx(xm)wt(tn)；
23、
24、xm＝(m-1)δx；
25、tn＝(n-1)δt；
26、
27、其中，ψm(kx,ω)为频率波数谱，wt(tn)与wx(xm)是hanning窗函数，δx与δt分别代表空间采样间隔以及时间采样间隔，cw是窗系数。
28、优选地，得到若干个区域的过程包括：
29、通过相速度差异，将所述频率波数谱的波数域进行划分，得到若干个区域，其中若干个区域包括：流体动力域、声学域、亚对流域。
30、优选地，将所述频率波数谱的波数域进行划分之前还包括：
31、计算对流速度参数，基于所述对流速度参数，根据相速度差异将所述频率波数谱的波数域进行划分。
32、优选地，所述流体动力分量为所述声能分量为所述亚对流能量为其中k0表示由声速确定的波数。
33、优选地，计算不同模式下的能量占比的公式为：
34、
35、eai＝eaei，ehi＝ehei；
36、其中，ea为第i阶pod模式中声学分量的占比，eh为第i阶pod模式中流体动力分量的占比，ei代表了第i阶pod模式在总能量中的占比，λi代表了第i阶模式的归一化特征值，eai为第i阶pod模式中声学分量在总能量中的占比，ehi为第i阶pod模式中流体动力分量在总能量中的占比。
37、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
38、本专利技术提出了一种壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分析方法，能够深入分析每一阶空间模式的流体动力与声学分量的贡献，相较于传统方法，更深入机理层面，并且本方法数据来源不受限制，可以是试验或数值模拟。
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1.一种壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，获取壁面脉动压力的线性阵列数据的过程包括：
3.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，得到脉动压力矩阵的过程包括：
4.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，计算得到重构压力矩阵的过程包括：
5.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，所述重构压力矩阵的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，计算得到频率波数谱的公式为：
7.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，得到若干个区域的过程包括：
8.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，将所述频率波数谱的波数域进行划分之前还包括：
9.根
10.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，计算不同模式下的能量占比的公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，获取壁面脉动压力的线性阵列数据的过程包括：
3.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，得到脉动压力矩阵的过程包括：
4.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，计算得到重构压力矩阵的过程包括：
5.根据权利要求1所述的壁面脉动压力中流体动力与声能贡献量的分解方法，其特征在于，所述重构压力矩阵的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的壁面脉动压力...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳国永，张博艺，叶天贵，宋晓济，王凯，靳淼，宋凯耀，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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