Investigación y desarrollo

Investigación y desarrollo

El vórtice es una de las características importantes de la hidrodinámica.En aerodinámica, la corriente Eddy afecta directamente a las características de vuelo de las aeronaves, por lo que debe tenerse en cuenta en la fase de diseño; en oceanografía, la evolución temporal y Espacial de la corriente Eddy es un medio importante para que los científicos expliquen la circulación de las corrientes marinas; en la industria, como la fase de diseño de todo el motor de combustión internaLa detección de vórtices es un tema de investigación importante, que pertenece a una rama del método de características en la visualización del flujo.Además, la detección de Eddy es otro tema de investigación en el campo electromagnético, que es la detección de Eddy de campo lejano.En la actualidad, las normas nacionales y extranjeras de detección de vórtices pueden dividirse en tres categorías: normas basadas en puntos, normas basadas en curvas geométricas y métodos de simulación de vórtices.Los criterios basados en puntos generalmente asumen que el vórtice es una región de alta velocidad, o que hay un punto de presión mínimo como el núcleo del vórtice, dependiendo de las características físicas de un solo punto o punto de muestreo en un barrio finito, como la presión, la amplitud del vórtice y la helicidad.Las propiedades físicas de la presión y la velocidad se calculan a partir del vector de velocidad o Tensor de gradiente de velocidad de algunos puntos de muestreo, pero el lugar donde la presión es más pequeña no es necesariamente el lugar donde existe el núcleo del vórtice, sino que también puede ser causado por otras características del flujo.El método de alta hélice, el método q positivo, el método eigenvector y el segundo método eigenvalue negativo.Este método no puede extraer corrientes Eddy en todos los casos.Los principales problemas son que la velocidad de rotación y la amplitud de la pequeña corriente Eddy "débil" no se pueden detectar; la selección de los puntos de muestreo tiene un gran impacto en los resultados de la detección; la probabilidad de detección perdida y la detección errónea es alta; la aproximación de primer orden también tiene defectos evidentes.Por lo tanto, se propone un método mejorado para reemplazar el diferencial de primer orden por el diferencial de alto orden.


las normas basadas en la geometría se calculan utilizando las características geométricas y la curvatura de las líneas de flujo o texturas, que se basan en el concepto intuitivo de patrones helicoidales alrededor de un conjunto de puntos centrales y tienen en cuenta la geometría o cinemática del flujo.Las características anteriores utilizan líneas de flujo instantáneas para representar vórtices.Los métodos típicos son el método de detección del Centro de curvatura y el método del ángulo de devanado.El método de detección del Centro de curvatura calcula el Centro de curvatura de todos los puntos de muestreo en la imagen bidimensional.La curvatura del Centro de la cuadrícula es muy pequeña, por lo que la curvatura del Centro de la cuadrícula es muy pequeña.Después de la cuadrícula, sólo necesita establecer un umbral para buscar el área de cuadrícula pico con mayor densidad de puntos.Este método es similar al estándar de detección basado en puntos.Por ejemplo, los resultados de la detección se ven muy afectados por la selección de los puntos de muestreo, la tasa de detección perdida y la tasa de detección errónea son altas, porque la racionalización no es un arco regular, el Centro de curvatura.


cálculo también encontró muchos problemas prácticos.En el método del ángulo de devanado, las líneas de flujo alrededor de un punto se seleccionan en grupos, y la corriente de Eddy se detecta de acuerdo con el ángulo de flexión y el estándar de ajuste de distancia.Tiene la ventaja de superar la desventaja de la norma de detección basada en puntos, puede detectar el vórtice débil con velocidad de Eddy más lenta, y es fácil de cuantificar y evaluar.En este trabajo, Portela [5] da un marco matemático para la detección de vórtices bidimensionales, que corresponde al movimiento helicoidal centrado en un conjunto de puntos espaciales, e introduce el concepto de Geometría diferencial.La estructura Jordan define las propiedades geométricas del conjunto de puntos centrales y el Movimiento de envoltura.Además, a pesar de la invariancia galileana de la región Eddy, la mayoría de los métodos de extracción de núcleos Eddy dependen del marco de referencia.Sólo la referencia [6] detecta la limitación del núcleo de Eddy del sistema de coordenadas de referencia extrayendo las crestas y valles de la región de Eddy.


todos los métodos anteriores se basan en las características del campo de flujo representadas por el método matemático de detección de vórtices.En presencia de ruido, a menudo son inestables, por lo que hay algunos métodos de simulación de Eddy: el método de emparejamiento de plantillas se utiliza para calcular el campo de flujo y el diseño de plantillas.Los puntos característicos del campo de flujo se extraen utilizando el valor máximo de similitud.Este método simplifica el proceso de cálculo matemático y aplica el método de convolución a la correspondencia de plantillas en el campo de flujo.La desventaja es la sensibilidad al ruido;


el método de simulación de Eddy continuo descompone el campo de flujo en dos partes: Eddy y ruido blanco cuasi - gaussiano de la estructura orgánica por transformación de Wavelet, y luego extrae Eddy de acuerdo con el umbral de varianza de los coeficientes ortogonales de Wavelet en multi - escala.El vórtice fue extraído.El proceso de detección se divide en dos partes: extracción de núcleos Eddy y extracción de conchas Eddy.El primero se basa en el lema sperner para marcar la dirección del vector de velocidad de los vértices de la malla triangular y encontrar la malla triangular más probable que contenga puntos clave.El sub - método registra el número y la posición de los puntos de intersección de las líneas de flujo alrededor de la cáscara del vórtice, y también verifica los resultados de la primera detección.Los parámetros de escala de este método son útiles para desarrollar un método interactivo de detección de vórtices.La simulación numérica puede dividirse en tres tipos: uno es el método de tiempo medio Reynolds.Sobre la base del análisis teórico y la experiencia práctica, se establecen las condiciones hipotéticas de la ecuación media cerrada de Reynolds.Un conjunto de cálculos teóricos para ecuaciones cerradas que describen turbulencia media.Los modelos más clásicos son el modelo K ε y el modelo de estrés algebraico (ASM); la simulación numérica directa (DNS) resuelve directamente el movimiento Eddy a través de mallas muy finas.La ecuación tridimensional inestable de Navier Stoke se utiliza para calcular las cantidades instantáneas en cada escala y obtener información completa del campo de flujo.Se puede calcular el vórtice de escala mínima en el vórtice.Aunque se puede describir con precisión, hay una gran cantidad de almacenamiento y cálculo, y


computadora es difícil de soportar. El método de simulación de vórtices grandes utiliza directamente la ecuación instantánea de Reynolds para simular vórtices a gran escala en vórtices, y considera la influencia de vórtices pequeños en vórtices grandes.El modelo aproximado se llama modelo de escala de esfuerzo de subred.Entre los tres métodos, la simulación numérica directa es el método más completo, con sólo dos desventajas: la cantidad de cálculo es grande, sólo se puede utilizar para el número de Reynolds más bajo; el método de tiempo medio de Reynolds calcula el valor medio, y la cantidad de cálculo es pequeña.La desventaja es que el modelo tiene un gran efecto y sólo es adecuado para un alto número de Reynolds.El método de simulación del vórtice grande es omnidireccional.Como método directo de simulación numérica, el método de simulación de vórtices grandes puede obtener el campo de velocidad de la estructura principal de los vórtices y reflejar con mayor precisión los vórtices.Movimiento y desarrollo constantes.De los tres métodos mencionados, los dos primeros pertenecen a diferentes etapas de desarrollo.Entre ellos, la detección basada en puntos es un método tradicional temprano, y el estándar de detección basado en curvas geométricas se basa en el progreso de la tecnología de visualización de flujo.El método de simulación de Eddy es un método desarrollado en diferentes campos de aplicación, que se combina estrechamente con la aplicación práctica.Aunque se han logrado algunos progresos en la detección de vórtices, no existe una definición uniforme de vórtices, lo que dificulta la investigación.En este sentido, sólo Roth Martin ha comparado y analizado la definición de Eddy en la literatura de investigación existente, pero no ha dado una definición unificada.Por lo tanto, todavía hay algunos problemas teóricos básicos que resolver.Además, el método del ángulo de devanado es un método prometedor en el estándar de medición basado en la curva geométrica.


tiene muchos aspectos que vale la pena estudiar para mejorar y ampliar el método, por ejemplo:


1) integrar los puntos clave en la línea de flujo en la Ley del ángulo de devanado, sólo seguir la línea de flujo cerca de los puntos clave, evitar la búsqueda global;


2) Este método se extiende al espacio tridimensional, pero necesita expandir la curva en una superficie.Las técnicas comunes de detección de vórtices son la detección de elipse, la correspondencia espacial y el seguimiento temporal.Es necesario seguir estudiando cómo mejorar y perfeccionar estas tecnologías en combinación con la aplicación práctica.


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