[發(fā)明專利]超聲速分流流道及其壁面確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210590682.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103032424A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙玉新;趙延輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): F15D1/02
• 分類號(hào): F15D1/02
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超聲速分流流道及其壁面確定方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)研究的發(fā)展，超聲速流動(dòng)的分流技術(shù)在實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域發(fā)揮了日益重要的作用。超聲速分流流道是一種典型的將超聲速流場分割成兩股或多股超聲速氣流的部件。被分流的超聲速氣流很容易產(chǎn)生激波，其影響主要包括兩個(gè)方面，一是通過激波之后會(huì)有總壓損失，降低氣流的做功能力，二是激波與邊界層的相互作用會(huì)引起流動(dòng)分離，甚至堵塞整個(gè)流道。

現(xiàn)有的分流流道主要是用于一般流體流動(dòng)的三通或多通，由于未考慮超聲速氣體流動(dòng)的特點(diǎn)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)激波，導(dǎo)致總壓損失、氣流畸變。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種超聲速分流流道及其壁面確定方法，能夠?qū)⒁还沙曀贇饬鞣指舫蓛晒苫蚨喙蓺饬鳎⑶也划a(chǎn)生激波。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種超聲速分流流道的壁面確定方法，包括：根據(jù)超聲速分流流道設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束確定超聲速分流流道的入口邊界和多個(gè)出口邊界的位置和流動(dòng)方向；根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，利用特征線法，確定第一壁面曲線；根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，利用特征線法，確定與第一壁面曲線相連接的第二壁面曲線和與該第二壁面曲線相對(duì)的第三壁面曲線；根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，利用二階連續(xù)曲線和特征線法確定超聲速分流流道的分流道的壁面曲線；根據(jù)第一壁面曲線和第二壁面曲線確定超聲速分流流道的總流道的下壁面曲線，根據(jù)超聲速分流流道的總流道的下壁面曲線確定超聲速分流流道的總流道的下壁面；根據(jù)第三壁面曲線確定超聲速分流流道的總流道的上壁面；根據(jù)超聲速分流流道的分流道的壁面曲線，確定超聲速分流流道的分流道的壁面。

進(jìn)一步地，出口邊界為兩個(gè)，根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，利用特征線法，確定第一壁面曲線的步驟包括：根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，將入口邊界分為兩段，兩段入口邊界的長度的比值等于與該段入口邊界對(duì)應(yīng)的出口邊界的流量的比值。

進(jìn)一步地，將入口邊界分為多段之后，根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，利用特征線法，確定第一壁面曲線的步驟還包括：根據(jù)兩段入口邊界的流場參數(shù)分布，利用特征線法，確定入口影響域，其中，兩個(gè)影響域的公共特征線垂直于入口邊界且過對(duì)應(yīng)的分段點(diǎn)。

進(jìn)一步地，確定入口影響域之后，根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，利用特征線法，確定第一壁面曲線的步驟還包括：分別確定兩個(gè)影響域的遠(yuǎn)離入口邊界的頂點(diǎn)，再根據(jù)所確定根據(jù)兩個(gè)頂點(diǎn)之間的流場參數(shù)分布，利用特征線法，確定第一壁面曲線。

進(jìn)一步地，確定第一壁面曲線之后，根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，利用特征線法，確定與第一壁面曲線相連接的第二壁面曲線和與該地二壁面曲線相對(duì)的第三壁面曲線的步驟包括：根據(jù)超聲速進(jìn)氣道的幾何約束，設(shè)置過渡段中心流線及其馬赫數(shù)分布，利用特征線法，確定第二壁面曲線和第三壁面曲線。

進(jìn)一步地，確定第二壁面曲線和第三壁面曲線之后，根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，利用二階連續(xù)曲線和特征線法確定超聲速分流流道的分流道的壁面曲線的步驟包括：根據(jù)超聲速進(jìn)氣道設(shè)計(jì)的幾何約束，利用二階連續(xù)曲線，確定超聲速分流流道的分流道的第一分流道內(nèi)壁面曲線和第二分流道內(nèi)壁面曲線，其中，第一分流道內(nèi)壁曲線和第二分流道內(nèi)壁面曲線均與過渡中線流線相交于遠(yuǎn)離入口邊界的一個(gè)端點(diǎn)處。

進(jìn)一步地，確定第一分流道內(nèi)壁曲線和第二分流道內(nèi)壁面曲線之后，根據(jù)超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束，利用二階連續(xù)曲線和特征線法確定超聲速分流流道的分流道的壁面曲線的步驟還包括：根據(jù)超聲速分流流道的分流道的第一分流道內(nèi)壁曲線和第二分流道內(nèi)壁面曲線及其馬赫數(shù)分布，利用特征線法，確定超聲速分流流道的分流道的與第一分流道內(nèi)壁曲線相對(duì)應(yīng)的第一分流道外壁曲線和與第二分流道內(nèi)壁面曲線相對(duì)應(yīng)的第二分流道外壁面曲線。

進(jìn)一步地，特征線法包括預(yù)估步和校正步，該校正步根據(jù)預(yù)估步的結(jié)果進(jìn)行校正。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種超聲分流流道，超聲速分流流道包括位于上游的總流道和位于下游的兩個(gè)分流道，總流道的出口與兩個(gè)分流道的入口相連通，總流道由上壁面曲線和下壁面曲線確定；分流道包括第一分流道和第二分流道，第一分流道和第二分流道由第一和第二分流道的內(nèi)外壁面曲線確定；其中，上壁面曲線和下壁面曲線由超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束利用特征線法確定；第一和第二分流道的內(nèi)外壁面曲線均由超聲速分流流道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何約束利用二階連續(xù)曲線和特征線法確定。