[發明專利]用于快速計算飛行器高超聲速粘性力的方法和裝置

在審

• 申請號: 201310718622.3
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103617338A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 龔安龍;紀楚群;劉周
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;張向琨

1.一種用于快速計算飛行器高超聲速粘性力的方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1，對無粘Euler方程采用計算流體動力學CFD方法獲得所述飛行器高超聲速的表面無粘流場物理參數，其中，所述表面無粘流場物理參數包括：表面的壓力、表面的絕熱溫度和表面的速度；

步驟S2，獲取所述飛行器高超聲速的表面的所有表面單元的雷諾數；

步驟S3，根據所述表面無粘流場物理參數和所述表面的所有表面單元的雷諾數得到所述飛行器高超聲速的粘性力。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

步驟S20，選取所述飛行器高超聲速的表面單元，根據經過所述表面單元的表面流線得到所述表面單元與所述表面流線的出發點之間的流線長度；

步驟S21，根據所述表面單元的絕熱溫度、所述表面單元的速度和所述飛行器高超聲速的實際表面溫度得到粘性邊界層內的參考溫度；

步驟S22，根據所述粘性邊界層內的參考溫度得到所述粘性邊界層內的粘性系數；

步驟S23，根據所述表面單元的壓力和所述粘性邊界層內的參考溫度得到所述粘性邊界層內的密度；

步驟S24，根據所述粘性邊界層內的密度、粘性系數、所述表面單元的速度、所述流線長度得到所述表面單元的雷諾數；

循環執行步驟S21、步驟S22、步驟S23和步驟S24，得到所述飛行器高超聲速的表面的所有表面單元的雷諾數。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S20中的經過所述表面單元的表面流線和所述表面流線的出發點均可由所述表面單元在空間直角坐標系中的坐標和所述表面單元的速度根據流線定義采用四階顯示龍格庫塔方法求得。

4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，

所述步驟S21具體包括：

根據得到粘性邊界層內的參考溫度；

所述步驟S22具體包括：

根據得到所述粘性邊界層內的粘性系數；

所述步驟S23具體包括：

根據得到所述粘性邊界層內的密度；

所述步驟S24具體包括：

根據得到所述表面單元的雷諾數；

其中，p_e、T_e和u_e分別為所述表面單元的壓力、表面單元的絕熱溫度和表面單元的速度，T^*為所述參考溫度，T_W為所述飛行器實際表面溫度，M_e為表面單元的流動馬赫數，γ取值正數，為比熱比，R取值正數，為氣體常數；

μ^*為所述粘性系數，T₀＝288K，μ₀＝1.789×10^-5kg/(m·s)；

ρ^*為所述密度；

為所述表面單元的雷諾數，s為所述流線長度。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

步驟S31，根據所述表面單元的雷諾數得到所述表面單元的粘性摩擦力系數；

步驟S32，根據所述表面單元的粘性摩擦力系數、所述表面單元的速度、所述粘性邊界層內的密度和所述表面單元的面積得到所述表面單元的粘性力；

循環執行步驟S31和步驟S32，并將飛行器表面的所有表面單元的粘性力進行求和，得到所述飛行器高超聲速的粘性力。