[發明專利]一種非穩態情況下飛行器空氣舵縫隙的氣動熱評估方法

有效

• 申請號: 201711117139.4
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107977491B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 聶亮;李宇;聶春生;檀妹靜;王迅;曹占偉;王振峰;周禹;閔昌萬;朱廣生
• 申請（專利權）人: 北京臨近空間飛行器系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/08;G06F119/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種非穩態情況下飛行器空氣舵縫隙的氣動熱評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、利用有限體積法或有限差分法數值求解飛行器流場的N－S方程，獲得飛行器外壁表面熱流，并獲取殘差收斂曲線；

步驟二、對飛行器空氣舵與艙體之間的縫隙內是否存在非定常效應進行判斷，如果空氣舵縫隙區域流動存在非定常效應，則進入步驟三；如果空氣舵縫隙區域流動不存在非定常效應，則進入步驟五；

步驟三、在空氣舵縫隙內選取特征點，對若干周期內定常計算方法獲得的熱流數據進行平均處理得到空氣舵縫隙區域在特征點處的平均熱流結果；

步驟四、采用非定常計算方法獲得步驟三中選取的特征點處若干周期內的平均熱流結果，對比特征點處非定常計算方法和定常計算方法的熱流結果：如果非定常計算方法的平均熱流結果小于定常計算方法的平均熱流結果或非定常計算方法的平均熱流結果與定常計算方法的平均熱流結果的偏差在設定的范圍以內，以步驟三計算得到的平均熱流結果作為空氣舵縫隙區域的熱流結果，則進入步驟五；

步驟五、獲得空氣舵縫隙區域的干擾因子，對舵偏變化范圍進行分段，利用曲線擬合方法獲得干擾因子關于舵偏變化的分段解析函數曲線；干擾因子指空氣舵縫隙區域的熱流結果與非干擾熱流結果的比值；

步驟六、將步驟五中獲得的干擾因子關于隨舵偏變化的分段解析函數曲線嵌入到氣動熱工程計算程序中，計算獲得飛行器在設定的彈道時間段內的空氣舵縫隙區域熱環境曲線。

2.根據權利要求1所述的一種非穩態情況下飛行器空氣舵縫隙的氣動熱評估方法，其特征在于：所述步驟二對飛行器空氣舵與艙體之間的縫隙內是否存在非定常效應進行判斷的具體判斷方法如下：

根據殘差收斂曲線進行流場收斂情況判斷，如果殘差曲線下降4～5個量級，則表明飛行器表面的氣動熱計算結果收斂，則空氣舵縫隙區域流動不存在非定常效應；

如果殘差曲線下降小于3個量級，則結合熱流計算結果進行判斷，判斷方法如下：按照設定的步數輸出空氣舵縫隙區域的熱流分布云圖，觀察熱流分布云圖是否隨計算步數的變化呈周期性的變化，如果呈周期性變化則認為空氣舵縫隙區域流動存在非定常效應；如果不呈周期性變化則認為空氣舵縫隙區域流動不存在非定常效應。

3.根據權利要求1所述的一種非穩態情況下飛行器空氣舵縫隙的氣動熱評估方法，其特征在于：所述步驟二對飛行器空氣舵與艙體之間的縫隙內是否存在非定常效應進行判斷的具體判斷方法如下：

根據殘差收斂曲線進行流場收斂情況判斷，如果殘差曲線下降4～5個量級，則表明飛行器表面的氣動熱計算結果收斂，則空氣舵縫隙區域流動不存在非定常效應；

如果殘差曲線下降小于3個量級，則結合熱流計算結果進行判斷，判斷方法如下：通過輸出空氣舵縫隙區域固定位置處點的隨計算步數變化的熱流曲線，觀察熱流曲線是否隨計算步數呈周期性變化，若呈周期性變化，則認為空氣舵縫隙區域流動存在非定常效應；如果不呈周期性變化則認為空氣舵縫隙區域流動不存在非定常效應。