[發明專利]艦船雷達天線設備數值風洞仿真流程的簡化方案

無效

• 申請號: 201310274361.0
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103294522A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 陳楊;張毅
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種針對艦船雷達天線設備外流場數值模擬仿真計算方法進行了全新的計算流程簡化方案，即能夠提高計算精度，又能夠有效地避免不必要的參數設置錯誤，減少艦船雷達天線外流場數值仿真計算時間，提高工作效率。

背景技術

艦船雷達天線設備長期處于大風載的工作環境中，在設計階段必須考慮雷達天線的氣動性能，比如：雷達天線的阻力系數、升力系數和側向力系數等。為了選擇合適的齒輪箱及驅動電機，還對雷達天線的傾覆力矩、方位力矩和翻滾力矩的計算都有較高的精度要求。

以往的做法是將設計的雷達天線模型按比例縮小，然后進行風洞試驗，這樣不僅耗費大量研制經費，還大大拖延了設計進度。當計算流體力學發展成熟以后，在設計初期對模型進行風洞試驗仿真計算，這樣既縮減了研制經費，又能夠大大加快研制進度。

數值風洞技術是利用計算流體力學，將時間離散為時刻，將空間離散為網格結點，把物理變量離散到網格點上，進而得到離散形式的流體力學基本方程，通過計算機求解得到其近似數值解，來模擬設備在風洞試驗中的流場環境。由于該計算方法需要較強的理論基礎，即使使用成熟的商用軟件，也需要花費較多的時間在前、后處理上。且由于計算方程較多，流程復雜，需要設置的參數較多，在實際計算中常出現因某個參數設置不當造成計算結果失真或不能收斂。

目前現有技術主要體現在外流場仿真計算參數的自動賦值上，例如已發表論文《雷達天線風洞仿真分析軟件的設計與開發》，就是將數值風洞技術和自動賦值技術相結合，簡化計算流程，提高工作效率。由于現有技術方案具有很強的通用性，所有計算參數均沒有考慮計算模型的結構特點，在計算復雜模型時，可能出現計算收斂較慢甚至無法收斂的問題。

本發明提出了一種易于實現、流程簡單的高精度艦船雷達天線設備外流程仿真計算簡化方案。

本發明的計算流程簡化方案區別于一般方法，核心計算方程組保持不變的前提下，將參數設置進行歸類、簡化，根據不同的艦載雷達天線類型，一部分通過計算提供設計師推薦參數，一部分完全交由設計師人為控制，一部分通過整合，完全由計算機自動賦值。提高計算精度，減少設計師人為設置參數數量，降低計算設置的難度，提高工作的效率。

發明內容

本發明的目的是：提供一種針對艦船雷達天線設備數值風洞仿真流程的簡化方案。

實現本發明的解決方案是：將艦船雷達天線設備數值風洞仿真流程歸類為7個大類，然后針對每個大類的基本設置流程進行簡化，最終進行17項參數的手動設置，其余計算參數進行計算機自動設置，且參數值根據天線面陣類型不同而不同。最終形成整套計算參數設置規則，提交軟件進行仿真計算。實現計算結果的高精度和數值風洞仿真流程的真正簡化。

本簡化方案的關鍵設計點是：流程的歸類合并，參數的自動設置。其具體簡化后的流程為：

流程1，模型設置，主要功能是手動導入雷達天線三維模型；手動設置雷達天線面陣類型；自動計算天線基本尺寸、坐標軸方向；

流程2，計算區域設置，主要功能是手動建立流場計算區域；

流程3，邊界條件設置，主要功能是手動設定流場入口、出口、壁面；自動設定各類邊界的流場參數；

流程4，生成計算網格，主要功能是手動生成面網格和體網格；通過對模型尺寸和計算區域尺寸的計算，以及面陣類型的選擇，自動選擇網格類型、大小等參數進行網格參數設置；

流程5，后處理設置，主要功能是手動創建剖面；自動生成速度、加速度、壓力的分布視圖；

流程6，計算參數設置，主要功能是手動設定運動方式；手動設定計算步長、時間、迭代步數等參數；自動根據運動方式設定的結果設定計算空間、流體類型、計算類型、方程類型、時域類型、粘性項、紊流方程、流體屬性等其他計算參數；

流程7，輸出結果，主要功能是自動輸出阻力、阻力系數、阻力矩系數等重要結果數據；

本發明基于STAR-ccm+5.06的軟件平臺，采用Java語言編程，已應用于工程實際。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1.設置流程不變的前提下，設置項目大大減少；2.針對艦船雷達天線數值風洞計算的特定參數通過計算機程序自動賦值，減少設置流程的錯誤，提高結果的準確度；3.在基礎計算方程不變的前提下，通過自動參數賦值功能，提高類似產品計算結果的準確度；4.設置項目簡單易懂，降低對設計師專業知識掌握能力的要求。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明簡化方案和標準流程方案的流程對比圖。