【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空飞行器中气动噪声机理研究，具体涉及一种啸叫声学模态中的相位变化分析方法。
技术介绍
1、航空航天领域中气动噪声的研究是一大热点，发展先进的流场和声场测试技术可以有效获取研究对象的非定常流场信息、噪声源分布和噪声传播特性，进而分析和理解气动噪声产生机理。气动噪声的实验测量常采用麦克风、粒子图像测速（piv）和压敏漆（psp）技术。间接测量法中piv通过测量瞬态流场测算空间中压力分布，psp直接测量物体表面的压力脉动。这两种测量技术都需要对大量的数据进行处理，基于流场特征提取方法的降阶模型主要有本征正交分解（pod）、动态模态分解（dmd）和谱本征正交分解（spod）。pod是最早提出的一种模态分解方法，这种方法将流场分解成若干空间正交模态，按照各个模态的能量（即特征值）大小进行排序，从而选择出流动主要模态。pod已用于研究多种流动问题，例如低雷诺数下圆柱绕流的动态特性和圆柱不稳定线性动力学问题的建模过程等。然而对于复杂流动中影响较大的低能量特征，目前提出了一种通过动态系统特征值估计流动演化并且进行稳定性分析的方法，即dmd。这种方法按照频率对系统进行排序，提取出系统的特征频率，从而观察不同频率的流动结构对流场的贡献。dmd在横向射流、带襟翼机翼尾流和动失速尾流等复杂流动现象上已广泛应用。
技术实现思路
1、本申请要解决的技术问题是提供一种啸叫声学模态中的相位变化分析方法，具有可以更好地分析振动周期内声学模态相干结构演化规律的特点。
2、第一方面，一种实施
3、采集psp原始图像，并将该原始图像中的光强信息转化为压力信息，得到压力图像信息；
4、将多个压力图像信息转换为一个三维数组，并将该三维数组转换为一个二维数组；
5、将所述二维数组拆分为多个存在重叠图像数据的二维数据分组；
6、对于每一个二维数据分组中的每一个数据进行傅里叶变换；
7、提取每个傅里叶变换后的二维数据分组中的相同频率分量，得到每一个频率分量的频率数据组；
8、对于每一个频率数据组，获取频域上协方差矩阵的特征值和特征向量；
9、对于每一个频率数据组，基于所述特征值和特征向量，得到对应的主模态；
10、对于每一个频率数据组，对其主模态进行相移，得到相干结构随相位的变化。
11、一种实施例中，所述的采集psp原始图像，并将该原始图像中的光强信息转化为压力信息，得到压力图像信息，包括：
12、；
13、其中，和分别代表参考压力和参考压力下的光强，和分别表示测量物体表面压力和与该压力对应的光强值； a和 b均为系数，通过校准实验确定。
14、一种实施例中，所述的将多个压力图像信息转换为一个三维数组，并将该三维数组转换为一个二维数组，包括：
15、；
16、其中，表示三维脉动压力数组，表示二维脉动压力数组，表示压力图像的数量，表示压力图像的宽度，表示图像的长度， o表示压力图像的像素点总数，。
17、一种实施例中，所述的将所述二维数组拆分为多个存在重叠图像数据的二维数据分组，包括：
18、；
19、其中，表示单个图像数据，表示二维数据分组中的一个元素，，表示二维数组中的第个图像数据， r表示二维数据分组的索引，1≤ r≤ n， n表示二维数据分组的数量，表示第 r个二维数据分组； k表示图像数据的索引，1≤ k≤ n blk， n blk表示图像数据的数量， n o表示重叠的图像数据的数量。
20、一种实施例中，所述的对于每一个二维数据分组中的每一个数据进行傅里叶变换，包括：
21、加入窗函数，对于每一个二维数据分组中的每一个数据进行傅里叶变换。
22、一种实施例中，所述的加入窗函数，对于每一个二维数据分组中的每一个数据进行傅里叶变换，包括：
23、；
24、；
25、其中，表示傅里叶变换后的单个图像数据，表示二维数据分组中的一个元素， i表示虚数， j表示图像数据的索引，1≤ j≤ n blk，表示窗函数，；表示第 r个二维数据分组的傅里叶变换，表示傅里叶变换分析的频率分量， d表示频率分量的索引， d表示频率分量的数量，1≤ d≤ d，，表示采集psp原始图像的频率， e表示自然数指数函数。
26、一种实施例中，所述的提取每个傅里叶变换后的二维数据分组中的相同频率分量，得到每一个频率分量的频率数据组，包括：
27、；
28、其中，表示频率分量的频率数据组，表示任意一个频率分量，1≤ m≤ d。
29、一种实施例中，所述的对于每一个频率数据组，获取频域上协方差矩阵的特征值和特征向量，包括：
30、；
31、其中，表示是的协方差矩阵，， t表示转置；表示的特征值矩阵，表征模态能量，，表示特征值矩阵的第 r个特征值，表示特征值矩阵的第 n个特征值；表示特征值矩阵对应的特征向量矩阵，，表示第 r个特征向量，表示第 n个特征向量。
32、一种实施例中，所述的对于每一个频率数据组，基于所述特征值和特征向量，得到对应的主模态，包括：
33、；
34、其中，包含了任意一个频率分量的所有模态，该所有模态中包括作为主模态的模态1，表示的-1/2次方。
35、一种实施例中，所述的对于每一个频率数据组，对其主模态进行相移，得到相干结构随相位的变化，包括：
36、；
37、其中，表示模态1，表示频率的主模态； 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种啸叫声学模态中的相位变化分析方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的采集PSP原始图像，并将该原始图像中的光强信息转化为压力信息，得到压力图像信息，包括：
3.如权利要求1所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的将多个压力图像信息转换为一个三维数组，并将该三维数组转换为一个二维数组，包括：
4.如权利要求3所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的将所述二维数组拆分为多个存在重叠图像数据的二维数据分组，包括：
5.如权利要求4所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的对于每一个二维数据分组中的每一个数据进行傅里叶变换，包括：
6.如权利要求5所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的加入窗函数，对于每一个二维数据分组中的每一个数据进行傅里叶变换，包括：
7.如权利要求6所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的提取每个傅里叶变换后的二维数据分组中的相同频率分量，得到每一个频率分量的频率数据组，包括：
8.如权利要求7所述的相位变化分析方法，其特
9.如权利要求8所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的对于每一个频率数据组，基于所述特征值和特征向量，得到对应的主模态，包括：
10.如权利要求9所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的对于每一个频率数据组，对其主模态进行相移，得到相干结构随相位的变化，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种啸叫声学模态中的相位变化分析方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的采集psp原始图像，并将该原始图像中的光强信息转化为压力信息，得到压力图像信息，包括：
3.如权利要求1所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的将多个压力图像信息转换为一个三维数组，并将该三维数组转换为一个二维数组，包括：
4.如权利要求3所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的将所述二维数组拆分为多个存在重叠图像数据的二维数据分组，包括：
5.如权利要求4所述的相位变化分析方法，其特征在于，所述的对于每一个二维数据分组中的每一个数据进行傅里叶变换，包括：
6.如权利要求5所述的相位变化分析方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏春华，范虹伶，梁磊，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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