火炮炮口流场数据可视化处理方法与流程

本发明涉及一种火炮炮口流场数据处理方法，特别涉及一种火炮炮口流场数据可视化处理方法。

背景技术：

炮口流场是指火炮发射时在炮口一定区域内形成的压力场、温度场的数值大小及梯度分布，进行炮口流场数据可视化处理对于研究炮口流场形成及演变过程具有重要的意义。

参照图3。现有的基于角度-半径的测试节点半圆扇形布设法，以炮口为轴心建立直角坐标系，垂直于射击方向为X轴，相同于射击方向为Y轴。在以射击方向为正向坐标轴的半圆扇面区域内，按放射半径0.25m、0.5m、0.75m、1m、1.25m和放射角度22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°依次进行测试节点布设，测试节点数共5组、每组7个，共35个。测试数据处理方法是将35个冲击波测得值用Excel表格直接进行列举，是对测得数据的离散、非连续、非可视的一种处理方法。

现有技术的不足之处在于：无炮口流场数据等值线图的生成及可视化处理功能。等值线图是以相等数值点的连线表示连续分布且逐渐变化的数量特征的一种图型，沿着一条特定的等值线，可以识别具有相同数值的所有位置区域；通过查看相邻等值线的间距，还可以了解被测数据的分布层次。因此，等值线图生成与可视化处理在炮口流场测试中具有极其重要的作用。现有技术是将测得结果采用Excel表格直接列举出来，不能生成直观、可视化的等值线图，无炮口流场数据等值线图的生成与可视化处理功能。

技术实现要素：

为了克服现有火炮炮口流场数据处理方法可视化处理能力差的不足，本发明提供一种火炮炮口流场数据可视化处理方法。该方法采用Excel软件实现.xlsx格式基于角度-半径初始数据向.xlsx格式基于位置坐标测试数据的转换，采用文本编辑器进行.txt格式文本源数据文件的生成，采用Tecplot 360流场分析软件实现.txt格式文本源数据文件向.lay格式操作数据文件的转化、并生成.lay格式的流场等值线图数据文件、导出.jpeg格式的可视化图形文件。该方法变现有技术数据处理由Excel表格直接列举法为连续变化的炮口流场等值线图生成与可视化处理，通过提供直观、可视化的等值线图，可以识别具有相同数值的所有位置区域、以及查看测得数据的分布层次，解决了炮口流场形成机理及过程演化中的流场数据可视化处理难题，提高了炮口流场数据可视化处理能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种火炮炮口流场数据可视化处理方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、初始数据建立。

生成基于角度-半径.xlsx格式的初始数据。建立Excel表格文件，输入基于角度-半径测试节点的35个冲击波测得值，列表进行显示。

步骤二、初始数据变换。

将基于角度-半径.xlsx格式的初始数据变换为基于位置坐标.xlsx格式的变换数据。建立Excel表格文件，导入初始数据，建立表格中的数据，经过表格编辑及表格数学函数运算处理，得出按照x坐标、y坐标、p测得值排列的35个点数据，列表进行显示。

步骤三、文本源数据文件编写。

将基于位置坐标.xlsx格式的变换数据编写为符合要求的.txt格式的文本源数据文件。建立文本文件，按照题头名、变量名、区域层内横向数据I、纵向数据J和数据格式，以及35个点数据的x坐标值、y坐标值、p测试值的要求进行编排，逐项进行文本源数据文件编写。

步骤四、操作数据文件生成。

将.txt格式的文本源数据文件转换为.lay格式的操作数据文件。另存.txt格式的文本源数据为.lay格式的操作数据文件，用于Tecplot 360流场分析软件输入。

步骤五、流场等值线图生成与展现。

输入.lay格式的操作数据文件并完成.lay格式的等值线图生成与展现。采用Tecplot360流场分析软件，分别实施操作数据文件输入、镜向域创建、坐标轴显示、增强显示输入、等值线图生成、等值线图展现、等值线数值判读和等值线图数据文件保存。

步骤六、数据文件保存与输出。

将.lay格式的等值线图数据文件保存为.lpk格式的结构数据文件，输出为.plt格式的二进制数据文件。分别设置保存格式为.lpk的结构数据格式和输出格式为.plt的二进制格式。

步骤七、数据可视化图形文件导出。

将.lay格式的等值线图数据文件导出为.JPEG格式的可视化图形文件。设置导出格式为JPEG，图形质量为100。

本发明的有益效果是：该方法采用Excel软件实现.xlsx格式基于角度-半径初始数据向.xlsx格式基于位置坐标测试数据的转换，采用文本编辑器进行.txt格式文本源数据文件的生成，采用Tecplot 360流场分析软件实现.txt格式文本源数据文件向.lay格式操作数据文件的转化、并生成.lay格式的流场等值线图数据文件、导出.jpeg格式的可视化图形文件。该方法变现有技术数据处理由Excel表格直接列举法为连续变化的炮口流场等值线图生成与可视化处理，通过提供直观、可视化的等值线图，可以识别具有相同数值的所有位置区域、以及查看测得数据的分布层次，解决了炮口流场形成机理及过程演化中的流场数据可视化处理难题，提高了炮口流场数据可视化处理能力。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明火炮炮口流场数据可视化处理方法的流程图。

图2是本发明火炮炮口流场数据可视化处理方法的等值线图。

图3是背景技术基于角度-半径的测试节点半圆扇形布设法示意图。

具体实施方式

参照图1-2。本发明火炮炮口流场数据可视化处理方法具体步骤如下：

步骤一、初始数据建立。

建立Excel表格文件，输入基于角度-半径的测试节点半圆扇形布设法所测得的35个冲击波数据，生成表1，表1为基于角度-半径的测试节点半圆扇形布设法初始数据表。

表1基于角度-半径的测试节点半圆扇形布设法初始数据表

表1中，第1列为放射角度，第2至第6列分别表示放射半径0.25m、0.50m、0.75m、1.00m、1.25m与放射角度22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°交汇处35个测试节点所测得的炮口流场冲击波测得值。

步骤二、初始数据变换。

建立Excel表格文件，导入表1数据，并进行表格编辑、表格数学函数运算处理，从而将基于角度-半径的测试节点初始数据变换为基于位置坐标的测试节点测试数据，生成表2，表2为基于位置坐标的测试节点测试数据表。

表2基于位置坐标的测试节点测试数据表

表2中，第1列表示放射角度，第2至第16列分别表示放射半径0.25m、0.50m、0.75m、1.00m、1.25m与放射角度22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°交汇处35个测试节点的x坐标值、y坐标值、p测得值。

其中：

x_i＝r_i sinα_j

y_i＝r_i cosα_j

i＝1，2，3，4，5

j＝1，2，3，4，5，6，7

r_i分别为0.25m、0.50m、0.75m、1.00m、1.25m

α_j分别为22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°

步骤三、文本源数据文件编写。

建立文本文件，导入表2中的x坐标值、y坐标值、p测得值的数据，并按以下格式进行文本文件编写，保存文件名为“流场_源数据.txt”。

上述文本文件中，第一行表示题头名为流场，第二行表示变量名分别为x、y、p，第三行表示区域层内横向数据I为5、纵向数据J为7、二维网格点数为I×J＝35、数据格式为F点结构数据，第4行至38行分别表示35个测试节点的x坐标值、y坐标值、p测试值。

步骤四、操作数据文件生成。

将“流场_源数据.txt”文件另存为“流场_操作.lay”操作数据文件，且将这两上文件放在一个文件夹中。

步骤五、流场等值线图生成与展现。

以下步骤采用Tecplot 360流场分析软件。

1)操作数据文件输入：选择输入数据文件，选择文件名为“流场_操作.lay”，设置初始绘图类型为2D Cartesian。

2)镜向域创建：选择镜向域创建，设置镜向轴为Y轴、镜向域源为Zone 001。

3)坐标轴显示：设置轴线上分别显示标题名、变量名、刻度线，设置坐标轴X变量范围为-1.5m～+1.5m、Y变量范围为-1.3m～+1.3m。

4)增强显示输入：输入22.5<math>\048</math>字符串，放置在放射角度为22.5°的栅格线上，依次将22.5替换为45、67.5、90、112.5、135、157.5，完成以上角度值的增强显示；输入0.25m字符串并放置在放射半径为0.25m的圆周线上，依次将0.25m替换为0.50m、0.75m、1.00m、1.25m，完成以上半径值的增强显示。

5)等值线图生成：设置区域方式为云、区域云为显示、云类型为线、云线为黑色，完成等值线图的生成。

6)等值线图展现：设置等值线图变量为p变量，刻度最小值为10、最大值为910、刻度级数为11，等值图标为显示、标尺值为显示、数据类型为整数，完成等值线图的展现。

7)等值线数值判读：上下、左右移动等值线图上的任意一条等值线，等值线的形状、颜色、数据会随之改变，在等值线图上按区域分布进行等值线数值的判读。

8)等值线图数据文件保存：保存上述调整后的等值线图数据文件名为“流场_等值线图.lay”。

步骤六、数据文件保存与输出。

设置保存格式为.lpk，保存文件名为“流场_结构.lpk”，将.lay格式的等值线图数据文件保存为.lpk格式的结构数据文件。

设置输出格式为二进制，保存文件名为“流场_数据.plt”，将.lay格式的等值线图数据文件输出为.plt格式的二进制数据文件。

步骤七、数据可视化图形文件导出。

设置导出格式为JPEG、图形质量为100，导出文件名为“流场_图形.JPEG”的可视化图形文件。

从图3中可以看出，显示变量为p变量，X坐标轴最小值为-1.5m、最大值为+1.5m，Y坐标轴最小值为-1.3m、最大值为+1.3m，等值线图刻度最大值为910kpa、最小值为10kpa、刻度级数为11，等值线图标尺用等值量显示、为整数格式，放射半径分别为0.25m、0.50m、0.75m、1.00m、1.25m，放射角度分别为22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°，左右图对称、左图为等值线、右图为等值点，右图上方显示等值数值，图片导出为JPEG格式。

本发明火炮炮口流场数据可视化处理方法，一是变炮口流场数据显示从表格列举法为等值线图可视化法，实现对炮口流场特定等值线的位置识别、相邻等值线流场分布层次查看等功能，提升了炮口流场数据可视化分析能力及展现能力。二是变炮口流场数据处理从单一的离散点数据处理到连续变化的等值线图数据处理，可以实现对炮口流场形成机理及过程演化分析、炮口流场分布情况分析等，提升了炮口流场数据处理能力及试验测试水平。