风扇阵列风洞中按需流场设定的数据驱动建模

风扇阵列风隧道是一项新兴技术，通过独立可控的风扇阵列来设计定制化风场。这种设计特别适用于近地面的湍流、动态、非均匀流动条件，并已实现了从昆虫学到火星飞行的各种应用。然而，由于风扇阵列驱动的高维性和非稳态流体流动的复杂性，风扇阵列的物理特性尚未得到充分表征，使得设定任意流场变得困难。要发挥风扇阵列的全部能力，需要解析从时变风扇转速阵列到三维非稳态流场的映射，这仍然是一个开放问题。该映射无法在单一研究中完全覆盖，但可以将其划分并在子集中进行研究。在本文中，我们研究了恒定风扇转速和时间平均流向速度且具有一个均匀展向轴的特例。我们通过对风扇阵列测量数据集拟合一个正则化线性映射，构建了一个概念验证代理模型。我们将该模型作为开环控制方案的基础，以在风扇转速约束下设计流场剖面。在实验验证中，在速度高达 12 m/s 的风扇阵列中，我们的模型实现了 1.02 m/s 的平均预测误差，控制方案实现了 1.05 m/s 的平均跟踪误差。我们经验性地得出结论，将恒定风扇转速与时间平均流向速度相关联的物理机制由线性动力学主导，并将我们的方法作为全面解析风扇阵列风隧道控制的基础步骤。