（Xi,y)， (x2，y2)和底邊中點坐標（即出射點坐標）= (xh，yh)便能通過幾何關系計算出 來，出射角度與入射角度相同，也為a1=(alx，aly)。
[0028] 上述三角形參數(shù)在三角形高h、底邊長t、三角形頂點坐標（x，y)已知情況下，可由 下列公式計算得到：
[0035] xh= (x1+x2)/2
[0036] yh= (y 1+丫2)/2。
[0037] 其中，0 &langle為小三角形頂角的1/2，9al為三角形入射方向的角度大小。
[0038] 3)利用插值法求解出射點介質(zhì)的速度矢量。
[0039] 根據(jù)離散的速度場數(shù)據(jù)并以出射點所在的正方形網(wǎng)格為對象，將速度矢量分解為 x和y方向的分量Vx和Vy，采用線性插值分別得到出射點速度分量，最后利用速度合成方 法得到合速度大小V及方向tan0。其中x方向速度分量按如下式子得到：
[0040]
[0041 ]
[0042]
[0043] 其中，此步驟中的h為網(wǎng)格的邊長，取0. 01m;vlx、v2x、v3x、v4x分別為網(wǎng)格4頂點所 對應的沿x方向的速度分量；a和b是出射點的坐標分量。同理，按上述方法Vy也可以得 到。
[0044] 4)計算相鄰三角形聲線折射角
[0045] 假設在每個三角形內(nèi)介質(zhì)速度相同，并以各三角形入射點處介質(zhì)速度代表即此時 滿足 Cl=c2，同時如圖2所示，以相鄰三角形內(nèi)介質(zhì)相對速度AV所在平面為分界面，以分 界面法線與入射點介質(zhì)速度的夾角為入射角0i，根據(jù)運動介質(zhì)中Snell定律，求解聲線的 折射角0 2:若入射角9 1=90,則折射角Q2= 9 1，此時聲線不發(fā)生折射；若9 1辛90,則
>M，則發(fā)生"全反射"現(xiàn)象，認為 0 2= 90。并以折射后的聲線方向為下一三角形的入射點方向。
[0046] 5)小三角形內(nèi)路程及飛渡時間的計算
[0047] 在三角形內(nèi)聲線沿直線傳播，即入射點與出射點之間的距離；三角形內(nèi)聲波飛渡 時間與介質(zhì)速度在聲線傳播路徑上的投影相關，通過計算聲速與聲線上介質(zhì)速度和或差， 便能得到飛渡時間。路程及飛渡時間的計算公式如下：
[0048] 山=t
[0049]
[0050] 其中，t為小三角形底邊長&為三角形內(nèi)聲速；為沿三角形高方向的單位向 量；f為三角形內(nèi)介質(zhì)的速度矢量。
[0051] 6)聲線的總路程和時間計算及結(jié)果分析。
[0052] 將小三角形內(nèi)路程和時間累加，得到路徑聲線的總路程和時間。根據(jù)結(jié)果顯示，在 四角切圓速度場中，聲線傳播路徑的變化遠低于1%，幾乎可以忽略不計。而飛渡時間對于 不同類型的路徑差異較大：燃燒器四角處和穿越爐膛中心處路徑飛渡時間變化??；而其他 類型路徑包括平行于墻壁的4條路徑，他們的飛渡時間較大，均在0. 1 %以上，有些路徑甚 至超過1%。
【主權(quán)項】
1. 一種離散的四角切圓速度場中聲線追蹤計算方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 設置初始入射點及入射角度，并進行=角形越界判斷，如果越界說明小=角形超出 速度場范圍，則執(zhí)行6)步驟；如未越界，則繼續(xù)進行2)步驟。 2) 計算小=角形內(nèi)參數(shù)，確定小=角形的幾何形狀； 3) 利用插值法求解出射點介質(zhì)的速度矢量； 4) 計算相鄰S角形聲線折射角； 5) 在=角形內(nèi)聲線沿直線傳播，即入射點與出射點之間的距離；通過計算聲速與聲線 上介質(zhì)速度和或差，得到飛渡時間；返回步驟1); 6) 將所有=角形內(nèi)的路程及時間累加，得到聲線路徑的總長度及時間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離散的四角切圓速度場中聲線追蹤計算方法，其特征在 于：步驟2)中，包括S角形高h、底邊長t、并確定小S角形各個頂點坐標（x，y)、（Xi，yi)、 (又2,y2)，底邊中點坐標（Xh，yj，底邊中點坐標等于出射點坐標（X。。。yeJ= (?,yj，出射角 度與入射角度相同，即曰1二（aIX，aiy)，其中aix,aiy分別為a1在X和y坐標軸方向的分量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離散的四角切圓速度場中聲線追蹤計算方法，其特征在 于：步驟3)中，根據(jù)離散的速度場數(shù)據(jù)并W出射點所在的正方形網(wǎng)格為對象，將速度矢量 分解為X和y方向的分量Vx和Vy,采用線性插值分別得到 出射點速度分量，利用速度合成方法得到合速度大小V及方向tan0。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離散的四角切圓速度場中聲線追蹤計算方法，其特征在 于：步驟4)中，假設在每個=角形內(nèi)介質(zhì)速度相同，并W各=角形入射點處介質(zhì)速度代表， 即此時滿足Ci= C 2, Cl為相鄰S角形中前一S角形內(nèi)的聲速，C 2為后一S角形內(nèi)的聲速；W 相鄰=角形內(nèi)介質(zhì)相對速度AV所在平面為分界面，W分界面法線與入射點介質(zhì)速度的夾 角為入射角01，根據(jù)運動介質(zhì)中Snell定律，求解聲線的折射角02,并W折射后的聲線方 向為下一S角形的入射點方向。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種離散的四角切圓速度場中聲線追蹤計算方法，其特征在 于：步驟4)中： 若入射角e1=90,則折射角0 2= 0 1，此時聲線不發(fā)生折射； 若入射角目1聲90,則折射角此時若，則發(fā)生全反射，判斷折射角0 2= 90 ; 上述中，Cl為相鄰=角形中前一=角形內(nèi)的聲速，C2為后一=角形內(nèi)的聲速；V1和V2分 別代表相鄰=角形的介質(zhì)速度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離散的四角切圓速度場中聲線追蹤計算方法，以幾何聲學為理論基礎，結(jié)合運動介質(zhì)中的Snell定律，利用三角形前向展開法和打靶法求解聲線在離散的四角切圓速度場中的傳播路徑及時間。算法利用線性插值得到離散速度場中各相關點的速度矢量，在三角形前向展開的方法基礎上通過求解速度場中每個小三角形內(nèi)聲波傳播的入射角和出射角得到某一初始入射角度下的聲線。該算法能夠幫助揭示四角切圓速度場對聲線傳播的影響，為聲學測溫、測速的補償提供理論依據(jù)。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105205246
【申請?zhí)枴緾N201510585591
【發(fā)明人】沈炯, 楊康, 劉西陲, 李益國
【申請人】東南大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月15日