[發明專利]固體推進劑配方設計用羽流場數據結構網格化處理方法

有效

• 申請號: 201310178796.5
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103218504A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 趙鳳起;肖川;向紅軍;李猛;徐司雨;李麗;梁勇;孫美
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于固體推進劑羽流場數據處理技術領域，尤其是涉及一種固體推進劑配方設計用羽流場數據結構網格化處理方法。

背景技術

隨著機械化、信息化技術的發展，現代武器系統越來越多的采用雷達、光電等自動跟蹤、控制和制導手段，武器系統的自動化程度、打擊精度等方面得到顯著提高，極大的提升了彈箭武器系統的作戰效能。但與此同時，彈箭武器發射和運載過程中的煙焰問題危害性日益顯現，對武器系統信息化、智能化、隱身化性能影響很大，對武器系統快速、精確打擊、隱身等功能造成了嚴重的不利影響，甚至已成為制約我軍彈箭武器發揮正常效能、新裝備訂貨以及新型武器裝備發展的主要技術瓶頸。尤其是近年來，重型反坦克導彈研制過程中出現推進劑裝藥煙霧遮擋制導信號的問題，解決問題耗費巨大。

固體推進劑是彈箭武器系統的發射能源，其低特征信號性能是保證武器系統戰場使命完成的重要因素。羽流是從火箭發動機噴管噴射出來的羽毛狀的高速高溫燃氣流，火箭羽流是一種氣體分子濃度大、電子密度和電子碰撞頻率都很高的弱等離子體，其與雷達微波之間會發生相互作用，使微波信號功率大為降低，影響導彈的制導。而羽流場是火箭發動機噴管噴射出來的羽毛狀的高速高溫燃氣流的流體運動所占據的空間。為評價固體推進劑羽流特性，世界上一些發達國家都建立了相關測試評估方法，建設了各種實驗測試設施來對固體推進劑特征信號性能進行檢測及表征。國內在對國外測試設施研究的基礎上，已建立起一套具有獨立知識產權的低成本、易控制的固體推進劑羽流特性檢測系統。但在低特征信號推進劑研制及評價過程中，解決問題需要耗費大量的人力物力，研制周期大幅度延長，因而帶來巨大的經濟損失和政治影響，現如今迫切需要虛擬試驗對固體推進劑相關性能進行快速評價。而虛擬試驗是借助于計算機的高速解算，按實際試驗要求對基于推進劑燃燒和燃燒產物流動的數學模型進行模擬試驗，不僅可以作為真實試驗的前期準備工作或在一定程度上替代傳統的試驗（如一些極限工況）；并且能大幅減少真實試驗次數，降低試驗費用，縮短試驗周期；同時，具有較好的交互性，使得各種試驗信息及時反饋；另外，虛擬試驗不受氣象條件、場地、時間和次數的限制，試驗過程可方便實現回放、再現和重復。

目前，對推進劑燃燒和燃燒產物流動的數學模型進行模擬試驗時，通常都采用FLUNT軟件對固體推進劑燃燒后的羽流場進行模擬，且采用FLUNT軟件完成所設計固體推進劑的羽流場計算后，便能自動輸出*.out文件供微波衰減計算、紅外輻射計算以及光電特性計算使用。但由于FULENT軟件存盤文件*_tec.dat中保存的是基于非結構網格的流場數據，而且包含了噴管區域和噴流區域。由于微波衰減計算、紅外輻射計算以及光電特性計算等后續計算中只針對噴流區域，因而需要將FULENT軟件計算后所獲得噴流區域的流場數據提取出來進行結構網格轉換，并轉換成基于結構網格的對應數據以便后續計算使用。此外，由于FULENT只能保存粒子軌跡歷史數據，而紅外輻射計算和光電特性計算需要的是不同直徑粒子的數密度和溫度，因而還需通過對FULENT軟件計算后所獲得噴流區域的流場數據進行處理，并相應得出噴流區域中每一條粒子軌跡上各結構網格內不同直徑粒子的數密度和溫度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種固體推進劑配方設計用羽流場數據結構網格化處理方法，其方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好，能簡便將基于非結構網格的流場數據轉換成基于結構網格的對應數據以便后續計算使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種固體推進劑配方設計用羽流場數據結構網格化處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、羽流場計算及數據存儲：采用數據處理器調用FULENT軟件且對所設計固體推進劑進行羽流場計算后，將羽流場計算結果自動輸出并存儲至與所述數據處理器相接的數據存儲單元內；其中，所輸出的羽流場計算結果中包括氣相產物羽流場計算結果和凝聚相產物羽流場計算結果；

步驟二、燃燒產物信息輸入：通過參數輸入單元輸入所設計固體推進劑燃燒后所產生燃燒產物的數量m以及各燃燒產物的屬性信息和平衡組分，各燃燒產物的屬性信息均包括化學式和相態，其中相態為氣相或凝聚相；m個燃燒產物的平衡組分之和=1，且m個燃燒產物中所有凝聚相產物的平衡組分之和記為n_x；同時，通過所述參數輸入單元，對所設計固體推進劑燃燒后所產生燃燒產物中Al₂O₃顆粒的平均粒徑D_n進行設定；所述參數輸入單元與所述數據處理器相接；