一种基于各向异性尺度修正的反距离权重数据插值方法技术

本发明专利技术公开了一种基于各向异性尺度修正的反距离权重数据插值方法，包括以下步骤：针对固定的飞行器翼面或者舵面构型S，将已知物理量的数据点、待插值的数据点表示为集合；由厚度方向、展向和弦向三个方向构成插值坐标系；统计插值坐标系下已知物理量的数据点集合和待插值的数据点集合在厚度方向、展向和弦向三个方向上的最小值和最大值；在插值坐标系下根据最小值和最大值对已知物理量和待插值数据点进行各向异性修正得到数据点；在插值坐标系下进行插值；计算得到待插值点的物理量，用于飞行器薄的翼面、舵面结构进行多场耦合。本发明专利技术可以各向异性修正翼面和舵面各方向的坐标，增大薄层方向的距离权重系数，提高数据插值精度。值精度。值精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于各向异性尺度修正的反距离权重数据插值方法


[0001]本专利技术涉及多场耦合计算
，具体涉及一种基于各向异性尺度修正的反距离权重数据插值方法。

技术介绍

[0002]飞行器的流固耦合分析通常离不开气动力/热/结构的多场耦合分析计算，多场耦合分析计算通过各自物理场的求解，并且在各物理场的求解器之间进行数据插值来实现耦合计算的驱动。在各物理场的压力、热流、温度等数据传递的过程中常用的方法包括径向基函数方法、CVT方法和反距离权重方法等。其中反距离权重方法由于插值过程中不需要任何网格点的数据单元连接信息且计算代价小，在工程实践中得到了广泛应用。
[0003]反距离权重方法的基本原理是选择待插值点距离最近的固定数目的已知数据点，根据待插值点和已知数据点之间的距离确定插值的系数进而完成数据的插值。因而最近距离点的确定直接决定了插值的精度。在工程实践中发现在进行翼面、舵面等不同方向尺度差异巨大的情况下，最近距离点的选取会出现误差。例如对于薄的翼面结构，在寻找上翼面待插值点的最近距离点时，会选择到下翼面的数据点，因而带来插值的误差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于各向异性尺度修正的反距离权重数据插值方法解决了飞行器薄的翼面、舵面结构在进行多场耦合采用反距离权重插值时的选点的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于各向异性尺度修正的反距离权重数据插值方法，包括以下步骤：S1、针对固定的飞行器翼面或者舵面构型S，已知物理量的数据点表示为集合{|}，为已知物理量数据点i点的x轴、y轴和z轴坐标值，为已知物理量数据点总数，已知物理量的数据点对应的物理量值表示为{|}，待插值的数据点表示为集合{|}，为待插值数据点j点的x轴、y轴和z轴坐标值，为待插值数据点总数；S2、由厚度方向、展向和弦向三个方向构成插值坐标系，在插值坐标系下投影的坐标为，对应的物理量值为，在插值坐标系下投影的坐标为；S3、统计插值坐标系下已知物理量的数据点集合在厚度方向、展向和弦向三个方向上的最小值和最大值，，，，，；统计待插值的数据点集合在厚度方向、展向和弦向三个方向上的最小值和最大值，，，，，；
S4、在插值坐标系下根据最小值和最大值，，，，，对已知物理量的数据点进行各向异性修正得到数据点；S5、在插值坐标系下根据最小值和最大值，，，，，对待插值数据点进行各向异性修正得到数据点；S6、在插值坐标系下利用反距离权重方法进行插值，得到待插值点到距离最近的个点的距离的平方；S7、根据计算得到待插值点的物理量。
[0006]进一步地：所述步骤S4中的修正公式为：上式中，为已知物理量数据点i点的厚度方向、展向和弦向三个方向的修正后的坐标值。
[0007]进一步地：所述步骤S5中的修正公式为：上式中，为待插值数据点j点的厚度方向、展向和弦向三个方向的修正后的坐标值。
[0008]进一步地：所述步骤S6具体为：针对某一待插值的数据点，循环遍历已知物理量的数据点集合{|}，找到最近距离的个点，表示为集合形式为{|}，以及这个点对应的物理量值为{|}，计算待插值点到这个点的距离的平方。
[0009]进一步地：所述步骤S6中待插值点到这个点的距离的平方的计算公式为：。
[0010]进一步地：所述步骤S7中待插值点的物理量的计算公式为：上式中，为k点对应的物理量值。
[0011]本专利技术的有益效果为：本专利技术可以各向异性修正翼面和舵面各方向的坐标，增大薄层方向的距离权重系数，进而使得翼、舵面坐标在厚度方向、展向和弦向三个方向的尺度基本一致，解决其错误的选点问题，提高数据插值精度。
附图说明
[0012]图1是本专利技术流程图；图2（a）是已知物理量的网格和示意图；图2（b）是待插值的网格示意图；图3（a）是迎风面的已知物理量分布示意图；图3（b）是背风面的已知物理量分布示意图；图4（a）为本专利技术迎风面的插值效果示意图；图4（b）为本专利技术背风面的插值效果示意图；图5（a）为迎风面的传统反距离权重插值效果示意图；图5（b）为背风面的传统反距离权重插值效果示意图。
具体实施方式
[0013]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0014]本专利技术提供一种在进行翼面、舵面的多场耦合计算时具备更高精度的反距离权重数据插值方法。其基本思路是根据翼/舵面三个方向的坐标尺度范围各向异性特征进行尺度缩放，对于坐标尺度范围小的方向进行拉伸，对于坐标尺度范围大的方向进行压缩，最终使得三个方向的空间分布量级相当，这样在进行最近距离点的选取时避免原始方法存在的上下表面选点交错错误的问题，能够更好地提高数据插值精度。
[0015]为实现上述目的，本专利技术采用的方法是：首先对于翼面、舵面的构型进行厚度方向、展向和弦向三个方向的坐标值范围进行统计，得到其各自的最大值、最小值，然后得到三个方向的分布范围，根据该分布范围对坐标点进行缩放，将其进行各向异性修正，根据各向异性修正后的坐标数据点再进行反距离权重的插值。
[0016]已知物理量可以为压力、热流、温度等数据。
[0017]一种基于各向异性尺度修正的反距离权重数据插值方法，包括以下步骤，如图1所示：S1、针对固定的飞行器翼面或者舵面构型S，已知物理量的数据点表示为集合{|}，为已知物理量数据点i点的x轴、y轴和z轴坐标值，为已知物理量数据点总数，已知物理量的数据点对应的物理量值表示为{|}，待插值的数据点表示为集合{|}，为待插值数据点j点的x轴、y轴和z轴坐标值，为待插值数据点总数；S2、由厚度方向、展向和弦向三个方向构成插值坐标系，在插值坐标系下投影的坐标为，对应的物理量值为，在插值坐标系下投影的坐标为；S3、统计插值坐标系下已知物理量的数据点集合在厚度方向、展向和弦向三个方
向上的最小值和最大值，，，，，；统计待插值的数据点集合在厚度方向、展向和弦向三个方向上的最小值和最大值，，，，，；S4、在插值坐标系下根据最小值和最大值，，，，，对已知物理量的数据点进行各向异性修正得到数据点；上式中，为已知物理量数据点i点的厚度方向、展向和弦向三个方向的修正后的坐标值。
[0018]S5、在插值坐标系下根据最小值和最大值，，，，，对待插值数据点进行各向异性修正得到数据点；上式中，为待插值数据点j点的厚度方向、展向和弦向三个方向的修正后的坐标值。
[0019]S6、在插值坐标系下利用反距离权重方法进行插值，得到待插值点到距离最近的个点的距离的平方；针对某一待插值的数据点，循环遍历已知物理量的数据点集合{|}，找到最近距离的个点，表示为集合形式为{|}，以及这个点对应的物理量值为{|}，计算待插值点到这个点的距离的平方。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于各向异性尺度修正的反距离权重数据插值方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、针对固定的飞行器翼面或者舵面构型S，将已知物理量的数据点表示为集合{|}，为已知物理量数据点i点的x轴、y轴和z轴坐标值，为已知物理量数据点总数，将已知物理量的数据点对应的物理量值表示为{|}，将待插值的数据点表示为集合{|}，为待插值数据点j点的x轴、y轴和z轴坐标值，为待插值数据点总数；S2、由厚度方向、展向和弦向三个方向构成插值坐标系，在插值坐标系下投影的坐标为，对应的物理量值为，在插值坐标系下投影的坐标为；S3、统计插值坐标系下已知物理量的数据点集合在厚度方向、展向和弦向三个方向上的最小值和最大值，，，，，；统计待插值的数据点集合在厚度方向、展向和弦向三个方向上的最小值和最大值，，，，，；S4、在插值坐标系下根据最小值和最大值，，，，，对已知物理量的数据点进行各向异性修正得到数据点；S5、在插值坐标系下根据最小值和最大值，，，，，对待插值数据点进行各向异性修正得到数据点；S6、在插值坐标系下利用反距离权重方法进行插值，得到待插值点到距离最近的个点的距离的平方；S7、根据计算得到待插值点的物理量，用于飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱言旦，蒋波，李睿智，姚杰，刘骁，魏东，石友安，张昊元，邱波，韩青华，刘深深，桂业伟，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：