git.gag.com Git - debian/openrocket/blob - src/net/sf/openrocket/aerodynamics/WindSimulator.java

   1 package net.sf.openrocket.aerodynamics;\r
   2 \r
   3 import java.util.Random;\r
   4 \r
   5 import net.sf.openrocket.util.MathUtil;\r
   6 import net.sf.openrocket.util.PinkNoise;\r
   7 \r
   8 \r
   9 public class WindSimulator {\r
  10         \r
  11         /** Source for seed numbers. */\r
  12         private static final Random seedSource = new Random();\r
  13 \r
  14     /** Pink noise alpha parameter. */\r
  15     private static final double ALPHA = 5.0/3.0;\r
  16     \r
  17     /** Number of poles to use in the pink noise IIR filter. */\r
  18     private static final int POLES = 2;\r
  19     \r
  20     /** The standard deviation of the generated pink noise with the specified number of poles. */\r
  21     private static final double STDDEV = 2.252;\r
  22     \r
  23     /** Time difference between random samples. */\r
  24     private static final double DELTA_T = 0.05;\r
  25 \r
  26     \r
  27     private double average = 0;\r
  28     private double standardDeviation = 0;\r
  29     \r
  30     private int seed;\r
  31     \r
  32     private PinkNoise randomSource = null;\r
  33     private double time1;\r
  34     private double value1, value2;\r
  35     \r
  36 \r
  37     /**\r
  38      * Construct a new wind simulator with a random starting seed value.\r
  39      */\r
  40     public WindSimulator() {\r
  41         synchronized(seedSource) {\r
  42                 seed = seedSource.nextInt();\r
  43         }\r
  44     }\r
  45     \r
  46     \r
  47     \r
  48     /**\r
  49      * Return the average wind speed.\r
  50      * \r
  51      * @return the average wind speed.\r
  52      */\r
  53     public double getAverage() {\r
  54         return average;\r
  55     }\r
  56     /**\r
  57      * Set the average wind speed.  This method will also modify the\r
  58      * standard deviation such that the turbulence intensity remains constant.\r
  59      * \r
  60      * @param average the average wind speed to set\r
  61      */\r
  62     public void setAverage(double average) {\r
  63         double intensity = getTurbulenceIntensity();\r
  64         this.average = Math.max(average, 0);\r
  65         setTurbulenceIntensity(intensity);\r
  66     }\r
  67     \r
  68     \r
  69     \r
  70     /**\r
  71      * Return the standard deviation from the average wind speed.\r
  72      * \r
  73      * @return the standard deviation of the wind speed\r
  74      */\r
  75     public double getStandardDeviation() {\r
  76         return standardDeviation;\r
  77     }\r
  78     \r
  79     /**\r
  80      * Set the standard deviation of the average wind speed.\r
  81      * \r
  82      * @param standardDeviation the standardDeviation to set\r
  83      */\r
  84     public void setStandardDeviation(double standardDeviation) {\r
  85         this.standardDeviation = Math.max(standardDeviation, 0);\r
  86     }\r
  87     \r
  88     \r
  89     /**\r
  90      * Return the turbulence intensity (standard deviation / average).\r
  91      * \r
  92      * @return  the turbulence intensity\r
  93      */\r
  94     public double getTurbulenceIntensity() {\r
  95         if (MathUtil.equals(average, 0)) {\r
  96             if (MathUtil.equals(standardDeviation, 0))\r
  97                 return 0;\r
  98             else\r
  99                 return 1000;\r
 100         }\r
 101         return standardDeviation / average;\r
 102     }\r
 103 \r
 104     /**\r
 105      * Set the standard deviation to match the turbulence intensity.\r
 106      * \r
 107      * @param intensity   the turbulence intensity\r
 108      */\r
 109     public void setTurbulenceIntensity(double intensity) {\r
 110         setStandardDeviation(intensity * average);\r
 111     }\r
 112     \r
 113     \r
 114     \r
 115     \r
 116     \r
 117     public int getSeed() {\r
 118         return seed;\r
 119     }\r
 120     \r
 121     public void setSeed(int seed) {\r
 122         if (this.seed == seed)\r
 123             return;\r
 124         this.seed = seed;\r
 125     }\r
 126     \r
 127     \r
 128     \r
 129     public double getWindSpeed(double time) {\r
 130         if (time < 0) {\r
 131                 throw new IllegalArgumentException("Requesting wind speed at t="+time);\r
 132         }\r
 133         \r
 134         if (randomSource == null) {\r
 135                 randomSource = new PinkNoise(ALPHA, POLES, new Random(seed));\r
 136             time1 = 0;\r
 137             value1 = randomSource.nextValue();\r
 138             value2 = randomSource.nextValue();\r
 139         }\r
 140         \r
 141         if (time < time1) {\r
 142                 reset();\r
 143                 return getWindSpeed(time);\r
 144         }\r
 145         \r
 146         while (time1 + DELTA_T < time) {\r
 147             value1 = value2;\r
 148             value2 = randomSource.nextValue();\r
 149             time1 += DELTA_T;\r
 150         }\r
 151         \r
 152         double a = (time - time1)/DELTA_T;\r
 153 \r
 154         \r
 155         return average + (value1 * (1-a) + value2 * a) * standardDeviation / STDDEV;\r
 156     }\r
 157 \r
 158     \r
 159     private void reset() {\r
 160         randomSource = null;\r
 161     }\r
 162     \r
 163     \r
 164     public static void main(String[] str) {\r
 165         \r
 166         WindSimulator sim = new WindSimulator();\r
 167         \r
 168         sim.setAverage(2);\r
 169         sim.setStandardDeviation(0.5);\r
 170         \r
 171         for (int i=0; i < 10000; i++) {\r
 172             double t = 0.01*i;\r
 173             double v = sim.getWindSpeed(t);\r
 174             System.out.printf("%d.%03d  %d.%03d\n", (int)t,((int)(t*1000))%1000, (int)v, ((int)(v*1000))%1000);\r
 175 //            if ((i % 5) == 0)\r
 176 //                System.out.println(" ***");\r
 177 //            else\r
 178 //                System.out.println("");\r
 179         }\r
 180         \r
 181     }\r
 182     \r
 183 }\r