中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所蔡金延获国家专利权
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龙图腾网获悉中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所申请的专利一种多涡系统空间能量演化过程分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120911364B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511437938.4,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种多涡系统空间能量演化过程分析方法是由蔡金延;刘大伟;陈彦汝;卢光锐;廖大鑫;刘光远;陶洋;李宇辰;邹满玲;龚星豪设计研发完成,并于2025-10-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多涡系统空间能量演化过程分析方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种多涡系统空间能量演化过程分析方法,属于流体力学与空气动力学领域,目的在于解决传统方法中因积分半径依赖性、单涡假设局限性导致的能量分析误差问题。本申请通过Liutex方法定位涡核,将待分析旋涡平移至原点,结合演化方向切片生成伪时间序列,利用本征正交模态分解提取第一模态能量分布及演化规律。本发明无需人工设定积分半径,自适应性强,能够综合反映旋涡全域能量空间变化过程,尤其适用于鸟类飞行、复杂飞机尾流等复杂涡系场景下的能量演化分析,为旋涡能量演化提供全新视角,具有一定的工程实用价值。本申请的方法能够用于飞行器设计、生物仿生学、风能工程等复杂涡流场场景的定量分析,具有重要的工程应用价值。
本发明授权一种多涡系统空间能量演化过程分析方法在权利要求书中公布了:1.一种多涡系统空间能量演化过程分析方法,其特征在于,包括如下步骤: S1、辨识旋涡区域 根据已有速度场数据,计算速度梯度张量与涡量,用于辨识流场中的旋涡分布;根据计算得到的速度梯度张量,求解得到Liutex向量; S2、提取涡核线 提取待分析旋涡涡核线; S3、伪时间序列构建 采用如下步骤,构建伪时间序列: S3.1演化方向切片截取 对于待分析的旋涡,其涡核线的Liutex向量的方向记为;沿涡核线,根据旋涡方向,等距截取个流场中的切片,每个切片包含旋涡能量场;i为自然数,i≥1且i小于等于N; S3.2切片平移旋转 根据步骤S2得到的涡核线,确定流场中切片的涡核中心坐标;对切片进行坐标变换,得到切片变换后的坐标,变换公式如下: 公式8; S3.3一维数据拉伸 将切片的旋涡能量场按照网格点顺序展开为行向量,计算公式如下: 公式9; 其中,;、、分别为切片在、、方向的网格节点数; S3.4数据矩阵构建 沿旋涡演化方向,按顺序排列所有切片向量,构造伪时间数据矩阵,;其中,为切片数量;旋涡演化方向为流动方向,或时间轴方向; S4、本征正交模态分解 S4.1演化方向切片截取 计算数据矩阵的协方差矩阵,; 对协方差矩阵进行特征根分解,计算公式如下: 公式12; 其中,为特征根矩阵,按降序排列;为特征向量矩阵,每一列表征一个模态的时间演化系数; S4.2空间模态重构 通过特征向量与数据矩阵的线性组合,重构空间模态,; 每一列表示第k阶模态的空间能量分布,其中的k为自然数,k≥1且k≤N;满足如下正交性条件: 公式14; S4.3主导能量模态提取 通过本征正交模态分解,获得原旋涡演化方向不同切片中各个模态的能量贡献率;其中,第k阶模态的能量贡献率计算公式如下: 公式16; 其中,第一模态占主导地位,其空间分布反映待分析旋涡能量密度特征。
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