本发明涉及计算流体力学领域，具体涉及一种基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法。
背景技术：
海洋战略中水下潜行器是不可或缺的角色，水下潜行器的作战能力发挥着极其重要的作用，水下潜行器的生存力是衡量潜艇作战能力的重要指标之一。水下潜行器工作在复杂且危机四伏的海洋环境中，很多突发情况都有导致水下潜行器螺旋桨出现故障的可能性。螺旋桨由发动机，轴，桨毅和桨叶组成，可导致其发生故障的原因有很多，其中桨叶部分较容易发生损坏，螺旋桨桨叶在工作过程中收到径向里，流体对其的阻力以及水中杂质颗粒碰撞对其产生的力，因此桨叶损坏的风险相对较高，桨叶损坏会使螺旋桨在径向受力出现周期性的不平衡，若不及时检测出来则会致使主轴乃至发动机受损，产生严重的后果，因此如何检测出桨叶受损是螺旋桨故障检测中非常重要的部分。
欧礼坚建立了基于数值模拟故障信号的振动法故障监测系统，利用cfd方法预报水动力性能，再计算轴系回转振动的响应，最后对数据进行处理分析，为螺旋桨检测及诊断提供了参考和指导。此外，也利用ansysfluent软件对导管螺旋桨进行三维非定常的数值计算，设定压力脉动监测点，并对提取的压力信号进行快速傅里叶(fft)变换，分析导管螺旋桨在正常工作和桨叶折断故障状态下的频谱特征，以此提出导管螺旋桨桨叶折断故障预测的cfd数值模拟方法。但在实际工作环境中，能够采集到的信号里必然会混杂噪声信号，例如水下背景噪声、机械运转噪声等，这些噪声信号都会以不同的频率成分的形式以存在于频谱中，因此只进行频谱分析的话，得到的频谱信息必然会受到噪声的干扰，进而影响到故障检测效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出了一种基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法，包括如下步骤：
步骤一：以三维计算机辅助设计软件solidworks作为平台软件，建立水下潜行器艇体、围壳、尾舵、螺旋桨毅、螺旋桨叶、潜行器周围流场几何模型，输出几何模型文件；
步骤二：以ansysicemcfd作为平台软件，将步骤一建立的几何模型导入其中进行几何体修补、计算域划分、网格生成，并输出网格文件；
步骤三：进行数值计算前处理，打开ansyscfx软件的cfx-pre模块，将网格文件导入，建立流域、边界、交界面，设置计算类型、计算总时长、时间步长度、湍流模型、收敛阈值、收敛迭代步数、域参数、边界条件和输出物理量；
步骤四：开始cfd仿真，获取螺旋桨在y方向的力、螺旋桨在z方向受到的力、以潜行器首端点为监测点的沿x方向的监测力矩；
步骤五：以matlab为平台软件调用小波工具箱，将步骤四获取的数据导入matlab，利用小波工具箱采用db5小波进行6层小波分解，对比完整桨叶螺旋经数据和折断桨叶螺旋桨数据，建立故障数据库，供后续故障诊断。
进一步的，步骤一中，以三维计算机辅助设计软件solidworks作为平台软件，建立水下潜行器艇体、围壳、尾舵、螺旋桨毅、螺旋桨叶、潜行器周围流场几何模型，输出几何模型文件，具体方法为：
打开solidworks软件，在软件中载入潜行器各部分：艇体、围壳、尾舵、螺旋桨毅、螺旋桨叶所对应的零件模型，根据基准坐标系组装零件，并绘制流域几何模型，流域分为两部分，静流域和动流域，其中静流域为一个长方体，潜行器位于长方体之中；动流域是在长方体区域中划分出一个圆柱体区域，动流域将螺旋桨叶和螺旋桨毅组成螺旋桨部分包围起来；确定流域边界，包括入口边界、出口边界、上下边界、左右边界，分别对应长方体的前后、上下、左右面，以及潜行器表面边界，对应潜行器几何体表面，输出几何模型文件。
进一步的，步骤二中，以ansysicemcfd作为平台软件，将步骤一建立的几何模型导入其中进行几何体修补、计算域划分、网格生成，并输出网格文件，具体方法为：
打开icemcfd软件，将步骤一输出的几何文件导入到icemcfd软件中，利用软件中带有的几何体修补功能对几何体进行修补，打到去除瑕疵的目的。对静流域进行结构化划分，建立初始计算域，初始计算域与整个长方体流域相对应，根据几何体几何特征将初始计算域划分为若干计算域，在各计算域与相对应的几何体部分之间建立映射，从而建立从物理域到计算域的映射，对计算域的每条边进行节点设置，完成对静流域的结构化划分，生成结构化网格；在动流域内生成非结构化面网格和非结构化体网格；将静流域与动流域交界面处重叠的网格进行网格合并；最后输出网格文件。
进一步的，步骤三中，进行数值计算前处理，打开ansyscfx软件的cfx-pre模块，将网格文件导入，建立流域、边界、交界面，设置计算类型、计算总时长、时间步长度、湍流模型、收敛阈值、收敛迭代步数、域参数、边界条件和输出物理量，具体方法为：
打开ansyscfx软件的cfx-pre模块，新建算例文件，随后进入算例设置界面，设置计算类型为非定常计算类型，计算总时长为40秒，时间步长度为0.01秒，收敛阈值设置为0.01％，收敛迭代步数设置为100步，将静流域设置为稳定流域，动流域设置为旋转流域，静流域和动流域内介质都设置为25c°恒温流体水，静流域和动流域的湍流模型都设置为sst模型，入口边界设置为速度入口，出口边界设置为压力出口，上下边界和左右边界设置为对称面，潜行器表面边界设置为无滑移壁面，输出物理量设置为速度和压力。
进一步的，步骤四中，开始cfd仿真，获取螺旋桨在y方向的力、螺旋桨在z方向受到的力、以潜行器首端点为监测点的沿x方向的监测力矩，具体方法为：
ansyscfx软件，通过有限体积法求解连续性方程和纳维-斯托克斯方程，得到螺旋桨在y方向的力、螺旋桨在z方向受到的力、以潜行器首端点为监测点的沿x方向的监测力矩，计算结束后从cfx-solvermanager中将结果数据以dat格式文件取出。
进一步的，步骤五中，以matlab为平台软件调用小波工具箱，将步骤四获取的数据导入matlab，利用小波工具箱采用db5小波进行6层小波分解，对比完整桨叶螺旋经数据和折断桨叶螺旋桨数据，建立故障数据库，供后续故障诊断，具体方法为：
打开matlab软件，将dat格式的结果数据导入，将其添加进工作区并以mat格式进行另存，调用matlab小波工具箱，将mat格式的结果数据输入，选择db5小波进行6级小波分析，对比完整桨叶螺旋经数据和折断桨叶螺旋桨数据，建立故障数据库，供后续故障诊断。
一种基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测系统，基于任一项所述的方法，进行基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨的损伤检测。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一项所述的方法，进行基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨的损伤检测。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的方法，进行基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨的损伤检测。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)在信号处理中，高频信号需要用窄时间窗法分析，低频信号则需要用宽时间窗分析，本发明采用具有多分辨率性的小波分析，通过尺度变换和平移变换对信号进行逐步地、多尺度地、细致地分析，最终将信号分为低频成分和高频成分，对低频成分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，对高频成分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，经过小波函数处理的信号后，可以在多个分辨率下对信号进行观察、研究，可以帮助研究者更好的找到信号特征，进而从信号中提取到故障检测需要的信息；2)水下潜行器是一个密闭体，在水下工作环境中，深度越深液体密度越大，能够到达的光线就越少，环境昏暗，并且螺旋桨周围流体处于高速运动其流动方式复杂，在这些条件下无法通过直接的视觉探测来对潜行器螺旋桨进行故障检测，本发明先采集潜行器螺旋桨工作中的特征信号，再对采集到的特征信号进行信号处理，并根据信号处理结果来检测故障，很好的规避环境对视觉探测造成的干扰。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是水下潜行器及动流域的示意图。
图3是静流域的示意图。
图4是完整桨叶螺旋桨的网格示意图。
图5是损坏桨叶螺旋桨的网格示意图。
图6是完整桨叶螺旋桨y方向受力及其小波分析结果的示意图。
图7是一片桨叶折断30％螺旋桨y方向受力及其小波分析结果的示意图。
图8完整桨叶螺旋桨z方向受力及其小波分析结果的示意图。
图9是一片桨叶折断30％螺旋桨z方向受力及其小波分析结果的示意图。
图10是完整桨叶螺旋桨潜行器首端x方向监测力矩及其小波分析结果的示意图。
图11是一片桨叶折断30％螺旋桨潜行器首端x方向监测力矩及其小波分析结果的示意图。
图12是完整螺旋桨和受损螺旋桨垂直于旋转轴不同位置的截面压力分布图，其中(a)是受损螺旋桨转轴方向x＝4.285位置截面压力分布图；(b)是受损螺旋桨转轴方向x＝4.300位置截面压力分布图；(c)是受损螺旋桨转轴方向x＝4.315位置截面压力分布图；(d)是完整螺旋桨转轴方向x＝4.285位置截面压力分布图；(e)是完整螺旋桨转轴方向x＝4.300位置截面压力分布图；(f)是完整螺旋桨转轴方向x＝4.315位置截面压力分布图，其中转轴方向为x轴。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本发明基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法，利用计算流体力学仿真计算水下潜行器航行结合，以ansyscfx为平台软件，仿真水下潜行器航行时螺旋桨周围流域分布特征、受力情况以及潜行器整体受到的影响，以“物理量-时间”曲线的形式将结果输出，将输出的结果输入matlab小波分析工具中，采用db5小波函数进行6级小波分解，输入信号为螺旋桨在y方向的力fy、螺旋桨在z方向受到的力fz、以潜行器首端点为监测点的沿x方向的监测力矩mx，以分解信号的特征结合小波奇异性理论作为检测依据。具体步骤如下：
步骤一：以三维计算机辅助设计软件solidworks作为平台软件，建立水下潜行器艇体、围壳、尾舵、螺旋桨毅、螺旋桨叶、潜行器周围流场几何模型，输出几何模型文件；
所述建立几何模型方法为，打开solidworks软件，在软件中载入潜行器各部分：艇体、围壳、尾舵、螺旋桨毅、螺旋桨叶所对应的零件模型，根据基准坐标系组装零件，并绘制流域几何模型，流域分为两部分，静流域和动流域；静流域为一个长方体，潜行器位于长方体之中；动流域是在长方体区域中划分出一个圆柱体区域，动流域将螺旋桨叶和螺旋桨毅组成螺旋桨部分包围起来，边界有入口边界、出口边界、上下边界、左右边界，分别对应长方体的前后、上下、左右面；潜行器表面边界对应潜行器几何体表面。输出几何模型文件。
步骤二：以ansysicemcfd作为平台软件，将步骤一建立的几何模型导入其中进行几何体修补、计算域划分、网格生成，并输出网格文件。
具体方法为，打开icemcfd软件，将步骤一输出的几何文件导入到icemcfd软件中，利用软件中带有的几何体修补功能对几何体进行修补，打到去除瑕疵的目的。对静流域进行结构化划分，建立初始计算域，初始计算域与整个长方体流域相对应，根据几何体几何特征将初始计算域划分为若干计算域，在各计算域与相对应的几何体部分之间建立映射，从而建立从物理域到计算域的映射，对计算域的每条边进行节点设置，完成对静流域的结构化划分，生成结构化网格；在动流域内生成非结构化面网格和非结构化体网格；将静流域与动流域交界面处重叠的网格进行网格合并；最后输出网格文件。
步骤三：输出网格文件后进行数值计算前处理，打开ansyscfx软件的cfx-pre模块，将网格文件导入，导入后利用软件模块功能建立流域、边界、交界面。利用软件界面左侧的软件控制树进行设置：设置计算类型、计算总时长、时间步长度、湍流模型、收敛阈值、收敛迭代步数；设置域参数；设置边界条件，设置输出物理量。
具体方法为，打开ansyscfx软件的cfx-pre模块，新建算例文件随后进入算例设置界面，借助界面左侧控制树设置计算类型为非定常计算类型，计算总时长为40秒，时间步长度为0.01秒，收敛阈值设置为0.01％，收敛迭代步数设置为100步，将静流域设置为稳定流域，动流域设置为旋转流域，静流域和动流域内介质都设置为25c°恒温流体水，静流域和动流域的湍流模型都设置为sst模型，入口边界设置为速度入口，出口边界设置为压力出口，上下边界和左右边界设置为对称面，潜行器表面边界设置为无滑移壁面，输出物理量设置为速度，压力。
步骤四：开始cfd仿真，计算结束后取出数据。
开始cfd数值仿，仿真工具为ansyscfx软件的cfx-solvermanager模块，具体原理如下：利用cfd对螺旋桨进行数值仿真，主要方法是通过有限体积法来求解连续性方程和纳维-斯托克斯方程(navier-stokesequation,n-s方程),该方程是法国科学家c.l.h.m纳维与英国科学家g.g斯托克斯分别在1821年和1845年建立，矢量形式为：
在直角坐标系中可表示为：
上式中，ρ是流体密度；v是速度矢量；p是压力；u,v,w是流场内(x,y,z)这一点处的速度分量,f是单位立体流体受到的外力，若只考虑重力，f＝ρg，g为重力加速度；μ是运动黏性系数。
有限体积法又称控制体积法，是将计算区域划分为网格，此处提到的网格由步骤二提供，使每个网格点周围有一个互不重复的控制体积，将待解决的微分方程对每个控制体积积分，从而得到一组离散方程，方程中的未知数是网格节点上的因变量。子域法加离散，就是有限体积法的基本思想。有限体积法的基本思路易于理解，并能直接得出物理解释。离散方程的物理意义就是因变量在有限大小的控制体积中的守恒原理，如同微分方程表示因变量无限小的控制体积中的守恒原理一样。有限体积法得出的离散方程，要求因变量的积分守恒对任意一组控制集都得到满足，对真个计算区域自然也得到满足。
本发明中有限体积法的求解方法采用piso算法，它是基于压力速度校正之间的高度近似关系的一种算法。为提高计算效率，piso算法执行了两个附加校正，相邻校正和偏斜校正。piso算法主要思想就是经过一个或多个piso循环，校正出的速度会更加趋于满足连续性方程和动量方程，初始化压力校正方程的解之后，需要重新计算压力校正梯度，然后用重新计算出的值更新质量流量校正。每个循环需要的时间较长缺不需要很多次迭代是其优点。
求解连续性方程和n-s方程的过程为，针对一个时间步，用有限体积法分别求解连续性方程和n-s方程，将得到的数值解对比作查，得到残差，若残差大于收敛阈值则迭代后再算，若残差小于收敛阈值则判定为收敛，继续针对下一个时间步以相同方法进行数值计算，其中在残差与收敛阈值进行对比的过程中加入湍流模型作为补偿，帮助计算过程更快收敛。
计算结束后从cfx-solvermanager中将结果数据以dat格式文件取出。
步骤五：以matlab为平台软件调用小波工具箱，将数据导入matlab更改其格式，再将更改完格式的数据输入小波工具箱进行小波分析，小波分析采用db5小波进行6层小波分解，对比完整桨叶螺旋经数据和折断桨叶螺旋桨数据，建立故障数据库，供后续故障诊断。
具体方法为，打开matlab软件，将dat格式的结果数据导入，选择需要的部分数据将其添加进工作区并以mat格式进行另存。调用matlab小波工具箱，将mat格式的结果数据输入，选择db5小波进行6级小波分析。
小波分析原理如下：
设f(t)∈l2(r)，记其傅里叶变换为f(ω)，并且f(ω)满足容许性条件
式中，r为实数域；l2(r)表示实数域的函数空间。
此时称f(t)为一个基小波或母小波。在此基础上对基小波进行尺度变换和时动变换，就可以得到一系列的小波，称为小波序列，数学上可以表示为：
其中a,b∈r；a≠0，a为尺度变换因子，b为时移变换因子。小波序列fa,b(t)在信号分析中起观测窗作用，因此fa,b(t)必须满足通常情况下函数须满足的条件，即
此外f(ω)在原点必须为0。上述变换成为连续小波变换，记为wf(a,b)，其形式为：
在实际运用中，需要对小波进行离散化处理，从而可以通过计算机实现小波分析来打到节省时间的目的。对fa,b(t)以及wf(a,b)进行离散化，实际上是对a和b进行离散，而不是针对时间t。令
小波奇异性理论：
奇异性这一概念来源于数学，其定义是若函数在某处间断或者某阶导数不连续，则成此函数具有奇异性，导致具有奇异性的点叫奇异点。奇异点的特征可由lipschitz指数描述，lipschitz函数定义为：设n为整数且n<α<n 1，记信号x(t)在t0处为lipschitzα，当且仅当存在常数a和h0>0以及n次多项式pn(h),使得对所有的h<h0都有
|x(t0 h)-pn(h)|≤a|h|α(8)
其中，pn(h)为x(t)在t0处的前n项泰勒级数。a称作lipschitz指数描述了对应点处函数的突变程度，α越大，函数越光滑；α越小，函数越不光滑，相应的奇异性就越强。若某函数在一点的lipschitz指数为α，则其导数在该点的lipschitz指数为α-1。函数的奇异性一般通过两种现象呈现出来，一种是函数本身在某一点函数值发生跳变导致不连续，例如阶跃函数；另一种是函数的一阶导数或者二阶导数在某一点发生跳变导致不连续，例如冲激函数。实际情况中，显示信号函数中存在着跳变成分信号，而且信号往往与故障相关联，因此对信号函数跳变的检测就是小波奇异性理论实际作用之一。
小波函数的选择:
小波函数的选择影响到检测的效果，因为不同的小波函数有着不同的时频特性，采用不同的小波函数对同一个信号进行检测效果是不一样的。小波函数的选择应当从紧支性、消失矩、正则性以及对称性四个方面进行考虑。当小波函数只在有限区间非零时，紧支是首要考虑因素，紧支撑区间越大，反应频域局部动态的能力越强；紧支撑区间越小，反应时域局部动态的能力越强。如果f(t)对于0≤k<n，有
实施例
为了验证本发明方案的有效性，进行如下仿真实验。
实施例遵循图1所示流程图以及上述各步骤。计算类型为非定常计算，计算时长40秒，时间步为0.01秒，收敛阈值为1e-4，收敛步数为100步。图2所示为潜行器几何模型和静流域，潜行器全长4.35m，高0.5m；静流域为长0.1m，直径0.2m的圆柱流域。图3所示长方体流域为静流域，以长20m，宽10m，高10m。静流域设置为稳定流域，速度入口边界来流速度为1m/s，出口压力边界参考压强为0pa，上下左右边界都设置为交界面，湍流模型设置为sst模型；动流域设置为旋转流域，转速为250转每分钟，旋转轴为x轴，湍流模型设置为sst模型。计算中监测物理量为为潜行器首端为参考点的力矩以及各部分受力。从计算结果中选择螺旋桨在y方向的力fy、螺旋桨在z方向受到的力fz、以潜行器首端点为监测点的沿x方向的监测力矩mx作为小波分析输入信号。
图6和图7为对比组(a)，图8和图9为对比组(b)，图10和图11为对比组(c)，对比db5小波6级分析结果。结果图中从d6到d1分别对应低频到高频的分解信号，螺旋桨故障信号一般属于低频信号，所以从d6和d5分解信号中可以看得较为明显，故障桨分析结果图相对于完整桨分析结果图来看，在d6和d5分解信号中出现了明显的突变，即奇异点，这符合小波奇异性理论中结构性损坏可以对应到奇异点的出现。
图12为第30秒一片桨叶折断30％螺旋桨以及完整螺旋桨的垂直于旋转轴不同位置的截面压力分布图，图12(d)(e)(f)为完整螺旋桨的垂直于旋转轴不同位置的截面压力分布图，根据图12(a)(d)可以看出螺旋桨未发生损坏正常工作时，螺旋桨前方来流区压力分布呈现出对称的特点，每片桨叶根部前方都有一小片正压区，并且正压区分布形状大致相同；而在发生损坏的螺旋桨的前方来流区内，位于折断的桨叶以及相邻桨叶的根部前方，出现的正压的区域变大，同时其他完整桨叶叶根前方正压区域变小，整体呈现出正压区有旋转轴中心向损坏桨叶方向偏移的现象。根据图12(b)(e)可以看出，完整螺旋桨每片桨叶的叶面和叶背的压力分布特征大致相同，呈现对称的特征；而折断桨叶相较于完好桨叶其附近正压区分布更加集中一些。根据图12(c)(f)可以看出螺旋桨尾流区内，负压区域向着损坏桨叶后方的尾流区偏移。从螺旋桨本身的角度来看，一片桨叶折断会导致螺旋桨质心偏移，根据刚体旋转的平行轴定理螺旋桨的转动惯量会发生变化，因此一片桨叶折断后x方向的力矩发生波动；从流场的角度来看，一片桨叶折断后螺旋桨前后流场分别出现正压区和负压区沿着从旋转轴中心向损坏桨叶的方向偏移，压力分布的偏移。在螺旋桨旋转的过程中，正压、负压的分布区域也相应绕螺旋桨的旋转轴旋转，导致了一片桨叶折断的螺旋桨在y和z方向受力的波动，螺旋桨旋转的频率属于低频，因此小波分析结果中，上述波动在低频分量中以奇异点的形式较为明显的表现出来。实施例证明本发明所述检测方法是有效地。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：以三维计算机辅助设计软件solidworks作为平台软件，建立水下潜行器艇体、围壳、尾舵、螺旋桨毅、螺旋桨叶、潜行器周围流场几何模型，输出几何模型文件；
步骤二：以ansysicemcfd作为平台软件，将步骤一建立的几何模型导入其中进行几何体修补、计算域划分、网格生成，并输出网格文件；
步骤三：进行数值计算前处理，打开ansyscfx软件的cfx-pre模块，将网格文件导入，建立流域、边界、交界面，设置计算类型、计算总时长、时间步长度、湍流模型、收敛阈值、收敛迭代步数、域参数、边界条件和输出物理量；
步骤四：开始cfd仿真，获取螺旋桨在y方向的力、螺旋桨在z方向受到的力、以潜行器首端点为监测点的沿x方向的监测力矩；
步骤五：以matlab为平台软件调用小波工具箱，将步骤四获取的数据导入matlab，利用小波工具箱采用db5小波进行6层小波分解，对比完整桨叶螺旋经数据和折断桨叶螺旋桨数据，建立故障数据库，供后续故障诊断。
2.根据权利要求1所述的基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法，其特征在于，步骤一中，以三维计算机辅助设计软件solidworks作为平台软件，建立水下潜行器艇体、围壳、尾舵、螺旋桨毅、螺旋桨叶、潜行器周围流场几何模型，输出几何模型文件，具体方法为：
打开solidworks软件，在软件中载入潜行器各部分：艇体、围壳、尾舵、螺旋桨毅、螺旋桨叶所对应的零件模型，根据基准坐标系组装零件，并绘制流域几何模型，流域分为两部分，静流域和动流域，其中静流域为一个长方体，潜行器位于长方体之中；动流域是在长方体区域中划分出一个圆柱体区域，动流域将螺旋桨叶和螺旋桨毅组成螺旋桨部分包围起来；确定流域边界，包括入口边界、出口边界、上下边界、左右边界，分别对应长方体的前后、上下、左右面，以及潜行器表面边界，对应潜行器几何体表面，输出几何模型文件。
3.根据权利要求1所述的基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法，其特征在于，步骤二中，以ansysicemcfd作为平台软件，将步骤一建立的几何模型导入其中进行几何体修补、计算域划分、网格生成，并输出网格文件，具体方法为：
打开icemcfd软件，将步骤一输出的几何文件导入到icemcfd软件中，利用软件中带有的几何体修补功能对几何体进行修补，打到去除瑕疵的目的。对静流域进行结构化划分，建立初始计算域，初始计算域与整个长方体流域相对应，根据几何体几何特征将初始计算域划分为若干计算域，在各计算域与相对应的几何体部分之间建立映射，从而建立从物理域到计算域的映射，对计算域的每条边进行节点设置，完成对静流域的结构化划分，生成结构化网格；在动流域内生成非结构化面网格和非结构化体网格；将静流域与动流域交界面处重叠的网格进行网格合并；最后输出网格文件。
4.根据权利要求1所述的基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法，其特征在于，步骤三中，进行数值计算前处理，打开ansyscfx软件的cfx-pre模块，将网格文件导入，建立流域、边界、交界面，设置计算类型、计算总时长、时间步长度、湍流模型、收敛阈值、收敛迭代步数、域参数、边界条件和输出物理量，具体方法为：
打开ansyscfx软件的cfx-pre模块，新建算例文件，随后进入算例设置界面，设置计算类型为非定常计算类型，计算总时长为40秒，时间步长度为0.01秒，收敛阈值设置为0.01％，收敛迭代步数设置为100步，将静流域设置为稳定流域，动流域设置为旋转流域，静流域和动流域内介质都设置为25℃恒温流体水，静流域和动流域的湍流模型都设置为sst模型，入口边界设置为速度入口，出口边界设置为压力出口，上下边界和左右边界设置为对称面，潜行器表面边界设置为无滑移壁面，输出物理量设置为速度和压力。
5.根据权利要求1所述的基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法，其特征在于，步骤四中，开始cfd仿真，获取螺旋桨在y方向的力、螺旋桨在z方向受到的力、以潜行器首端点为监测点的沿x方向的监测力矩，具体方法为：
ansyscfx软件，通过有限体积法求解连续性方程和纳维-斯托克斯方程，得到螺旋桨在y方向的力、螺旋桨在z方向受到的力、以潜行器首端点为监测点的沿x方向的监测力矩，计算结束后从cfx-solvermanager中将结果数据以dat格式文件取出。
6.根据权利要求1所述的基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测方法，其特征在于，步骤五中，以matlab为平台软件调用小波工具箱，将步骤四获取的数据导入matlab，利用小波工具箱采用db5小波进行6层小波分解，对比完整桨叶螺旋经数据和折断桨叶螺旋桨数据，建立故障数据库，供后续故障诊断，具体方法为：
打开matlab软件，将dat格式的结果数据导入，将其添加进工作区并以mat格式进行另存，调用matlab小波工具箱，将mat格式的结果数据输入，选择db5小波进行6级小波分析，对比完整桨叶螺旋经数据和折断桨叶螺旋桨数据，建立故障数据库，供后续故障诊断。
7.基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨损伤检测系统，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的方法，进行基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨的损伤检测。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6任一项所述的方法，进行基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨的损伤检测。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的方法，进行基于cfd和小波分析的水下潜行器螺旋桨的损伤检测。
技术总结