【高速入水】【CalcClearances】模型肋部的间隙和沾湿长度

calc_clearances 函数说明文档

功能描述

该函数用于计算模型肋部的间隙和沾湿长度。通过分析模型轮廓与空腔轮廓的相对位置，确定模型各肋部的上下间隙以及沾湿部分的长度和面积。

参数说明

参数名	类型	描述
Nview	int	可视化窗口中的步数
Ncon	int	模型的节数
HX	float	计算步长
Xpr	ndarray	空腔点的X坐标数组
Ypr1	ndarray	下空腔轮廓的Y坐标数组
Ypr2	ndarray	上空腔轮廓的Y坐标数组
Xmod	ndarray	模型轮廓点的X坐标数组
Ymod	ndarray	模型轮廓点的Y坐标数组
RibTan	ndarray	模型各节的边缘线角度的正切值
Part	ndarray	模型各节的无量纲长度
Xc	float	模型质心的无量纲X坐标
BaseR	ndarray	模型各节末端的无量纲半径数组

返回值

返回值名	类型	描述
fh1	float	最小下间隙（正值表示浸没深度）
fh2	float	最小上间隙（正值表示浸没深度）
fdl1	float	下部沾湿长度
fdl2	float	上部沾湿长度
Sw1	float	下部沾湿面积
Sw2	float	上部沾湿面积
Imin1	int	下间隙最小值对应的肋编号
Imin2	int	上间隙最小值对应的肋编号
FlagAhead	bool	是否模型前端超出质心的标志

数学公式

下间隙计算

对于每个模型肋部 k，计算下间隙 Cl1[k]：

$\text{Cl1}[k] = Y1ri - Ymod[2Ncon + 2 - k]$

其中，Y1ri 是通过线性插值得到的空腔轮廓Y坐标：

$Y1ri = Ypr1[i-1] + \frac{(Xmod[2Ncon + 2 - k] - Xpr[i-1])}{HX} \times (Ypr1[i] - Ypr1[i-1])$

下部沾湿长度计算

如果存在接触（Cl1[k] > 0），计算下部沾湿长度 fdl1：

$fdl1 = Xmod[2Ncon + 2 - k] - Xpr[i]$

沾湿面积 Sw1：

$Sw1 = fdl1 \times \sqrt{2 \times BaseR[k] \times fh1}$

上间隙计算

对于每个模型肋部 k，计算上间隙 Cl2[k]：

$\text{Cl2}[k] = Ymod[k + 1] - Y2ri$

其中，Y2ri 是通过线性插值得到的空腔轮廓Y坐标：

$Y2ri = Ypr2[i-1] + \frac{(Xmod[k + 1] - Xpr[i-1])}{HX} \times (Ypr2[i] - Ypr2[i-1])$

上部沾湿长度计算

如果存在接触（Cl2[k] > 0），计算上部沾湿长度 fdl2：

$fdl2 = Xmod[k + 1] - Xpr[i]$

沾湿面积 Sw2：

$Sw2 = fdl2 \times \sqrt{2 \times BaseR[k] \times fh2}$

示例调用

# 示例数据
Nview = 100
Ncon = 3
HX = 0.1
Xpr = np.linspace(0, 10, Nview)
Ypr1 = np.sin(Xpr)
Ypr2 = np.cos(Xpr)
Xmod = np.array([0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0])
Ymod = np.array([0.0, 0.5, 1.0, 0.5, 0.0, -0.5, -1.0, -0.5, 0.0, 0.5, 1.0])
RibTan = np.array([0.1, 0.2, 0.3])
Part = np.array([0.0, 0.3, 0.6, 1.0])
Xc = 0.5
BaseR = np.array([0.1, 0.2, 0.3])

# 调用函数
fh1, fh2, fdl1, fdl2, Sw1, Sw2, Imin1, Imin2, FlagAhead = calc_clearances(
    Nview, Ncon, HX, Xpr, Ypr1, Ypr2, Xmod, Ymod, RibTan, Part, Xc, BaseR
)

# 输出结果
print(f"最小下间隙: {fh1}")
print(f"最小上间隙: {fh2}")
print(f"下部沾湿长度: {fdl1}")
print(f"上部沾湿长度: {fdl2}")
print(f"下部沾湿面积: {Sw1}")
print(f"上部沾湿面积: {Sw2}")
print(f"下间隙最小值对应的肋编号: {Imin1}")
print(f"上间隙最小值对应的肋编号: {Imin2}")
print(f"是否模型前端超出质心: {FlagAhead}")

备注

该函数实现了Fortran子程序CalcClearances的核心功能，包括计算模型肋部的间隙和沾湿长度。通过详细的注释和参数说明，使其更易于理解和使用。变量名称沿用了原程序的命名，以便于对照和理解。