【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流体力学领域，尤其是流动噪声与气动声学范畴，具体是一种流动噪声预测模型构建方法，本专利技术涉及数据与噪声理论的联合驱动建模。
技术介绍
1、流致噪声(流动诱导噪声辐射)是指非定常的流体运动相互作用或者与固壁边界(可运动可不运动)相互作用，从而诱导噪声产生、传播和辐射的一种现象。流致噪声在航空航天飞行器、风力机叶片、电动汽车风噪、高速列车、桥梁风工程等领域都是备受关注的热点问题。流致噪声的高保真数值预测为厘清噪声源机理奠定了先决条件，也是发展有效主/被动噪声抑制措施的关键。
2、目前广泛采用的噪声数值预测技术分为两类：直接噪声计算(direct noisecalculation,dnc)和混合噪声计算(hybrid noise calculation,hnc)。
3、dnc在整个计算空间内离散可压缩navier-stokes方程直接获取压力脉动，需要匹配高精度的时空离散格式和精心设计的无反射边界条件，可靠性高，一般作为参考比对的标杆。但是，dnc的计算代价与雷诺数呈指数增长关系，工业界的复杂流动雷诺数通常在106以上，dnc方法的计算代价无法承受。hnc方法从声辐射与声源脉动的因果关联出发，将流动声源和声传播过程解耦处理，大大节约了噪声预测的代价。由于声源获取方案与声传播计算方式都可以灵活选择，因此，hnc方法灵活度高，在旋翼噪声、起落架噪声和喷流噪声复杂工程中都得到了成功应用。
4、hnc方法中声源模块与声传播模块的耦合方式可以分为两类：波传播方程推进法(wave propaga
5、与波传播推进法相比，基于声类比的积分方程法则显得高效很多，尤其在仅有少量观测点时效率优势更加明显，这主要是因为声类比方法通过求解类似波动方程的积分式获取远场测点的声压，不需要网格生成、数值离散、边界处理和推进求解等数值环节。经典的声学积分方法包含基尔霍夫方法(kirchoff method)和fw-h(ffowcs williamshawkings)方程，此外，lilley和goldstein也相继考虑背景流场的非均匀性，通过重组可压缩navier-stokes方程构建了统一的声类比积分方程，与经典的fw-h方程相比，lilley和goldstein公式的优势在于：能够识别出不同的声源项、声源间的干扰以及非均匀流场对噪声的散射影响。积分面选择是边界积分方法的一个重要问题，kirchoff方法对积分面(渗透面)的位置敏感，需要将积分面选定在绝对线性区；fw-h方程中积分面即使穿过了部分非线性声源也可以保证精度，因此fw-h方程适用广泛。farassat提出的fw-h 1a时域求解方案应用非常广泛，已经被植入了各种经典cfd私有/商用软件的声学模块，比如psu-wopwop、anopp/anopp、ansys、actran等。基于不同cfd模块和同一fw-h声辐射预测模块的经典噪声预测方法，已成功实现了旋翼噪声、空腔噪声、起落架噪声、喷流噪声等复杂工程问题的数值预测。
6、经典流动噪声预测方法(dnc方法和cfd+fw-h的混合方法)能够实现复杂工程流动诱导噪声的数值预测，但是单点状态都需要耗费大量计算机时。当感兴趣的参数空间范围变化大时，快速获取不同几何参数、马赫数、来流攻角组合的流动噪声特征，需要频繁调用经典流动噪声预测程序，将显著增加噪声预测的代价，在工程实际应用中不可接受。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型构建方法，形成三种数据和噪声理论知识联合驱动的“输入端”到“输出端”的数学映射模型，输入端为几何参数、马赫数和来流攻角等状态量；输出端为观测点的脉动声压均方根指向性。图2展示了模型输入端至输出端的映射关系。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型的构建方法，具体步骤为：
4、步骤1：低马赫数流动时，根据需求确定计算工况状态空间，状态空间包含马赫数m、来流攻角α和几何参数d；在状态空间(m,α,d)内均匀采集n个样本，根据直接噪声模拟方法(dnc)或混合噪声模拟方法(cfd+fw-h)获取状态空间(m,α,d)内n个样本的流场，形成样本数据集；
5、步骤2：构建气动力模型，形成状态空间(m,α,d)与观测点脉动压力均方根p′rms(x,r)的数学映射模型；
6、步骤3：构建偶极子模型，形成状态空间(m,α,d)与观测点脉动压力均方根p′rms(x,r)的数学映射模型；
7、步骤4：构建pod模型，形成状态空间(m,α,d)与观测点脉动压力均方根p′rms(x,r)的数学映射模型；
8、步骤5：根据步骤2的气动力模型、步骤3的偶极子模型和步骤4的pod模型，获取待求解工况在距离声源点半径为r的圆形观测域上360个均匀分布观测点的脉动压力均方根求解工况为状态空间内新的测试样本，然后根据三角函数将半径为r的同心圆上的所有观测点的坐标转换至极坐标系，获取观测点的相位角最后在极坐标下绘制观测点的相位角θi与脉动压力均方根p′rms(xi,r)的关系，得到噪声的指向性图。
9、所述低马赫数流动指马赫数小于0.3的可压缩流动，低马赫数流动中的噪声辐射有两个特点：a)声波波长大于几何的特征尺寸十倍以上，流动声源看作紧致声源；b)声源区四极子源项的声能比偶极子源项的声能低两个数量级，忽略四极子声源贡献，且远场声指向性为偶极子特征。
10、所述步骤2中，构建气动力模型的步骤为：
11、基于气动力模型的构建如图3所示，包含如下步骤：
12、步骤2.1：根据步骤1中的样本数据集，采集状态空间(m,α,d)的n个样本流场中物面的升力cl(t)和阻力cd(t)的非定常时间演化特征，t表示时间；
13、步骤2.2：根据步骤2.1中的升力cl(t)和阻力cd(t)，提取升力系数幅值cl,amplitude和阻力系数幅值cd,amplitude以及流动涡脱落频率st；
14、步骤2.3：采用matlab中函数拟合方法构建状态空间(m,α,d)分别与升力系数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型构建方法，其特征在于包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型构建方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型构建方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型构建方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型构建方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型构建方法，其特征在于包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的低马赫数流动噪声指向性秒级预测模型构建方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的低马赫数流动噪声指...
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