买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：湖南光华防务科技集团有限公司

摘要：本发明公开了一种灭火弹爆炸范围覆盖模拟方法和系统，方法包括：S1：建立灭火弹投放区域三维环境模型，所述三维环境模型为连续高度场；S2：利用动力学方程结合环境参数影响，预测灭火弹从投放点到炸点的飞行轨迹；S3：通过数值模拟方法追踪灭火弹爆炸后灭火剂颗粒的位置及其在三维空间中的浓度分布；S4：计算灭火剂的有效覆盖区域，并基于灭火剂的有效覆盖区域评估灭火效率；S5：基于遗传算法优化灭火弹投放参数，获得灭火弹爆炸范围覆盖最优模拟结果。本发明能够通过建立精细的三维环境模型，综合考虑动力学方程和环境因素，实现了灭火弹从投放到爆炸后灭火剂动态分布的全方位模拟。

主权项：1.一种灭火弹爆炸范围覆盖模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立灭火弹投放区域三维环境模型，所述三维环境模型为连续高度场；所述步骤S1中，包括以下步骤：基于高程图构建地形高度数据集，所述地形高度数据集具体为： ；其中，为第行第列格点的地形高度值；和为地形高度数据集的行数和列数；采用双线性插值法生成连续高度场，对于所述连续高度场中任意位于两个格点之间的点的高度的计算方式为： ；其中，和分别为第行第列格点和第行第列格点的地形高度值；为第行第列格点的横纵坐标；为第行第列格点的横纵坐标；S2：利用动力学方程结合环境参数影响，预测灭火弹从投放点到炸点的飞行轨迹；所述步骤S2中，包括以下步骤：S21：初始化参数：初始化灭火弹的发射位置；设定灭火弹初始速度，发射水平角度和发射垂直角度，则所述灭火弹初始速度被分解为： ； ； ；其中，、和分别为灭火弹沿着三维空间、和轴的初始速度；S22：更新灭火弹速度和位置：设定环境参数，所述环境参数包括空气密度、灭火弹质量、重力加速度、空气阻力系数和风速，、和分别为风沿着三维空间、和轴的速度；使用动力学方程对灭火弹速度和位置进行更新，灭火弹速度的更新方式为： ； ； ；其中，为时间，为更新时间步长；、和分别为灭火弹在时沿着三维空间、和轴的速度；、和分别为灭火弹在时沿着三维空间、和轴的速度，当时，，；为灭火弹迎风面积；灭火弹位置的更新方式为： ； ； ；其中，为灭火弹在时在三维空间的位置；为灭火弹在时在三维空间的位置，当时，，，；S23：计算灭火弹飞行轨迹：使用循环迭代预测灭火弹从投放点到炸点的飞行轨迹，所述循环迭代包括使用灭火弹当前时刻的位置和速度，结合风速和阻力计算下一时刻的位置和速度；更新时间；迭代计算灭火弹飞行轨迹的位置和速度直到灭火弹飞行高度低于炸点高度，炸点高度为距离地面高15米处，获得灭火弹炸点位置；S3：通过数值模拟方法追踪灭火弹爆炸后灭火剂颗粒的位置及其在三维空间中的浓度分布；所述步骤S3中，包括以下步骤：S31：初始化粒子：初始化灭火弹爆炸后灭火剂颗粒的初始分布，所述初始分布包含爆炸释放的粒子总数，每个粒子的质量，灭火弹爆炸能量，所述粒子为灭火剂颗粒，则粒子的初始速度均值及方差为： ； ；其中，为玻尔兹曼常数；为爆炸瞬间的温度；粒子的初始速度由为均值，为方差的高斯分布随机采样获得，即；S32：计算粒子运动方程：对于每个粒子，，为粒子总数，每个粒子在三维空间中运动受重力、空气阻力和风力的影响的运动方程为： ；其中，，、和分别为灭火弹爆炸后粒子沿着三维空间、和轴的速度；为风力对粒子沿着三维空间、和轴的分量；、和分别为、和关于时间的微分；为沿着轴的空气阻力；对每个粒子使用四阶龙格-库塔法进行时间推进，计算每个时间步长后粒子的位置和速度，获得每个粒子在不同时间的位置和速度；S33：计算灭火剂浓度分布：对每个粒子构建其随时间扩散的扩散模型，具体为： ；其中，为时间时粒子在位置处的灭火剂浓度；为扩散系数；为粒子在时间时在三维空间的位置；将所有粒子的浓度相加得到总灭火剂浓度分布： ；其中，为时间时位置处的总灭火剂浓度；S4：计算灭火剂的有效覆盖区域，并基于灭火剂的有效覆盖区域评估灭火效率；S5：基于遗传算法优化灭火弹投放参数，获得灭火弹爆炸范围覆盖最优模拟结果；所述投放参数包括灭火弹的发射位置、灭火弹初始速度、发射水平角度、发射垂直角度、粒子总数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湖南光华防务科技集团有限公司 一种灭火弹爆炸范围覆盖模拟方法和系统