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均匀结构沙障流场风洞试验的数据分析与模拟 1.问题的提出 计算流体力学作为新兴学科发展飞快，风场的研究是流体力学的重要环节，对于均匀结构沙障流场风洞试验，我们想要得到空间不同点的风速分布，需要建立三元函数v（x,y,z）, 想要得到时空的风速分布，就需要再引入一个时刻t，建立四元函数v(x,y,z,t)，问题变得更加困难， 我们需要采集这些点的参数，我们为了得到更准确的数据，一个点需要测三至四次后取均值，从而会产生大量的数据。对于以上大量数据的处理，就需要我们建立快速处理大量数据的程序包。 2.研究意义 本项目的研究具有重要的实际意义。在风洞模拟实验中，所有的实验方案都会产生大量的数据文件，尤其是对三维风场进行观测模拟时，数据的规模都将幂指数增长。原始的Excel文件的操作费时、费力，并且人为造成的错误也会随之增大。如何高效的智能化提取信息及处理信息都将是重要的问题。同样本项目具有长远的意义，这一项目的实施及过程培养和提升本科生的创新能力、数据分析能力，激发科研兴趣，鼓励学生进一步从事科研创新的学习。 3.研究内容 本项目主要分析均匀结构沙障流场风洞试验的数据分析与模拟。首先根据布设的风洞试验的数据结果做可视化处理，对于大量风洞测试数据进行整合，建立快速处理大量数据的程序包。其次针对均匀结构沙障流场的理论模型及经验结果做对比分析，验证风洞试验结果的可靠性。最后，分析风洞模型在设计过程、移动采集数据过程、风洞实验室外界条件干扰因素进行系统分析，对数据结果的误差进行分析与修正。这里我们主要研究简单的二维风场v(x,y)情形，v是与x,y有关的风场函数，代表风速，x代表横向距离（测量位置点），y表示毕托管位置高度，本程序默认参照物（障碍物）的高度为H=15cm。 风洞模拟示意图 打洞的木板 流程图如下： 3.1文件夹及文件夹命名 对于大量的数据，我们需要把它们做成excel文件夹，用文件名来加以区别文件，使得分析对象一目了然，如图1.中的文件P10_1_V10_x_y_v，代表在木板的孔隙度为10%，木板中钻孔的孔径为1cm，初始风速为10m/s的情况下的不同x,y的风速变化数据文件。 图1.风洞数据文件名 3.2数据处理 3.2.1数据的调用 list=dir([E:\风洞数据\P1-V10\,*.xls]); % 获取指定文件夹中所有数据文件的目录 k=length(list); %数据文件个数 s_file_name=cell(k,1); for i=1:k str= strcat (E:\风洞数据\P1-V10\, list(i).name); a{i}=xlsread(str); s_file_name{i}=list(i).name; end sizerow=size(a{1},2); 3.2．2数据的处理 sizerow=size(a{1},2); B=zeros(k,sizerow); for i=1:k for j=1:sizerow B(i,j)=mean(a{i}(:,j)); end end Volcity_mean=B(:,[3:11]);%列标对应着毕托管位置高分别为H=[1 2 3 4 5 10 15 30 50](cm)% 行标与测量位置点有关 ############################### file_dis_v=[-10,10;-10,12;-10,14;-1,10;-1,12;-1,14;-2,10;-2,12;-2,14;-5,12;-5,14;10,10;10,12;10,14;15,10;15,12;15,14;1,10;1,12;1,14;20,10;20,12;20,14;2,10;2,12;2,14;5,10;5,12;5,14]; H=15;%障碍物高度 单位cm % x_value=H*[-10 -5 -2 -1 1 2 5 10 15 20]; y_value=[1 2 3 4 5 10 15 30 50];%高度单位cm x_value1=H*[-10 -1 -2 -5 10 15 1 20 2 5]; whole_index=k*(sizerow-5); C=zeros(whole_index,3);%初始化风洞处理数据 for i=1:k for j=1:sizerow-5 C(k*(j-1)+i,1)=x_value1(i); C(k*(j-1)+i,2)=y_value(j); end end C(:,3)=reshape(Volcity_mean,whole_index,1);%将计算矩阵重排列为1列 排列方式 B(:,1),B(:,2),...,