[發明專利]超聲速流道的實現方法和裝置

有效

• 申請號: 201210108755.4
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102606564A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 趙玉新;王振國
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: F15D1/02
• 分類號: F15D1/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;江舟

技術領域

本發明涉及空氣動力領域，具體而言，涉及一種超聲速流道的實現方法和裝置。

背景技術

超聲速流道，如噴管、進氣道、隔離段、轉彎段等，常用于風洞和高速飛行器。隨著現代空氣動力學的發展，人們對超聲速流道的設計需求也越來越高。為了給超聲速風洞、飛行器的氣動與結構設計提供更好的流場環境，往往需要一種內流道截面為圓形變矩形或矩形變圓形的超聲速流道。

相關技術中，還沒有基于空氣動力學原理的內流道截面為圓形變矩形或矩形變圓形的超聲速流道實現方法，而在進氣道設計中，提到了一種相近的實現方法：矩形轉橢圓形的高超聲速進氣道設計方法，該方法的步驟如下：

(1)給出滿足壓力比的基準流場F；

(2)根據基準流場，利用流線追蹤技術獲得矩形、倒圓角矩形和橢圓形流管；

(3)采用加權組合的方法由三個流管計算矩形轉橢圓形的進氣道。

然而，上述設計方法存在一定的缺陷，由于只有一個基準流場，因此，在入口或出口流場確定之后，無法同時保證矩形管道和圓形管道內膨脹和壓縮波的匹配；此外，上述的實現方法中，出口流場的均勻性較差，流道總壓損失也較大。

針對相關技術中單個基準流場的單一壓縮特性所導致的無法同時保證矩形管道和圓形管道內膨脹和壓縮波的匹配問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明提供了一種超聲速流道的實現方法和裝置，以解決相關技術中單個基準流場的單一壓縮特性所導致的，無法同時保證矩形管道和圓形管道內膨脹和壓縮波的匹配問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種超聲速流道的實現方法，包括：根據入口流場的約束參數獲取位于流道中心線上的第一中心點；根據出口流場的約束參數獲取位于流道中心線上的第二中心點；根據第一中心點和第二中心點連線上的第三中心點、預定的圓形流道的壁面點以及預定的矩形流道的壁面點生成超聲速流道的壁面曲線。

優選的，根據第一中心點和第二中心點連線上的第三中心點、預定的圓形流道的壁面點以及預定的矩形流道的壁面點生成超聲速流道的壁面曲線的步驟包括：通過以下公式計算r_blend，其中，r_blend為P_blend與P_center之間的距離，P_blend為超聲速流道的壁面曲線上的點，P_center為第三中心點：r_blend＝f_blend(t)_rcircle+[1-f_blend(t)]r_rectangle，其中，r_circle為P_circle與P_center之間的距離，P_circle為預定的圓形流道的壁面點；r_rectangle為P_rectangle與P_center之間的距離，P_rectangle為預定的矩形流道的壁面點；f_blend(t)∈[0，1]，t∈[0，1]；通過計算得到的r_blend以及P_center得到P_blend。

優選的，f_blend(t)根據預定的結構約束從[0，1]之間選取得到。

優選的，根據入口流場的約束參數獲取位于流道中心線上的第一中心點的步驟包括：根據入口流場和出口流場的位置確定流道中心線A-B的長度和位置以及中心線馬赫數分布；根據入口流場的約束參數、流道中心線A-B的長度和位置以及中心線馬赫數分布確定矩形流管的壁面曲線C-D，其中，C為入口點；將曲線型面C-D相對于流道中心線A-B進行鏡像得到鏡像壁面曲線C’-D’；將點D與D’的連線與流道中心線A-B的交點設置為第一中心點。

優選的，根據出口流場的約束參數獲取位于流道中心線上的第二中心點的步驟包括：根據入口流場和出口流場的位置確定流道中心線A-B的長度和位置以及中心線馬赫數分布；根據出口流場的約束參數、流道中心線A-B的長度和位置以及中心線馬赫數分布確定圓形流管的壁面曲線F-E，其中，F為出口點；將曲線型面F-E相對于流道中心線A-B進行鏡像得到鏡像壁面曲線F’-E’；將點E與E’的連線與流道中心線A-B的交點設置為第二中心點。