[發明專利]高超音速飛行目標流場模型與電磁模型耦合方法

有效

• 申請號: 201711441260.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108170948B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 韓一平;陳安濤;孫浩宇;艾夏;吳哲鋒;汪加潔;崔志偉;趙文娟
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

1.高超音速飛行目標流場模型與電磁模型耦合方法，其特征在于，按照以下步驟進行：

步驟1，使用流場仿真軟件仿真得到高超音速飛行目標周圍流場數據后，遍歷流場輸出數據中各節點三維坐標值，分別找出三維坐標對應的最大值和最小值；

步驟2，根據步驟1得到的三維坐標最大值和最小值，建立合適大小的包含目標及其周圍流場組合體的長方體計算空間，作為電磁仿真中的計算區域；

步驟3，對步驟2建立的計算空間進行電磁網格的劃分；

步驟4，根據步驟1確定的三維坐標最大值和最小值，確定每個電磁網格八個頂點坐標值，對流場節點三維坐標進行一次遍歷，通過判斷流場節點坐標與電磁網格坐標的關系判斷每個流場節點是否在電磁網格八個頂點坐標范圍內，并將其映射到對應的電磁網格中，同時統計每個電磁網格中流場節點的個數m；

步驟5，對包含流場節點的電磁網格建立其與其中包含的流場節點流場參數的聯系；

步驟6，對電磁網格中包含流場的網格對流場參數取平均值代替電磁網格所在位置的流場數據，計算公式如下：

其中Ef(i,j,k)表示包含流場節點的電磁網格所在位置編號(i,j,k)的流場參量，F為流場節點的流場數據，包含步驟5中各流場物理量；

步驟7，對電磁網格計算區域六個面最外側增加一層電磁網格，并設置其中的流場參數與流場仿真中設置的來流參數一致；對高超音速飛行目標本體所在網格設置相同參數；

步驟8，對步驟6中未作處理的電磁網格，通過周圍已處理的電磁網格流場數據線性插值得到其流場參數，計算如下，

其中E_f(i,j,k)代表不包含流場節點的電磁網格所在位置的流場數據，m_x為當前計算網格在X軸正方向上與已有流場數據的電磁網格之間相差的網格數，n_x為當前計算網格在X軸負方向上與已有流場數據的電磁網格之間相差的網格數，m_y為當前計算網格在Y軸正方向上與已有流場數據的電磁網格之間相差的網格數，n_y為當前計算網格在Y軸負方向上與已有流場數據的電磁網格之間相差的網格數，m_z為當前計算網格在Z軸正方向上與已有流場數據的電磁網格之間相差的網格數，n_z為當前計算網格在Z軸負方向上與已有流場數據的電磁網格之間相差的網格數；此時全部電磁網格已經完全填充流場參數；

步驟9，將電磁網格所在位置的流場數據通過公式(3)(4)轉化為電磁仿真需要的等離子體頻率ω_p及碰撞頻率υ_c，從而實現流場網格與電磁網格的耦合；

其中，ω_p,e為電子的震蕩頻率，n_e為電子密度，e為電子電量，m_e為電子質量，ε₀真空介電常數，υ_e,s為電子與中性粒子的碰撞頻率，n_m為中性粒子數密度，σ_e,i為組分i與電子的動能轉移截面，是溫度的函數，k為玻耳茲曼常量，T_e為電子溫度。

2.根據權利要求1所述的高超音速飛行目標流場模型與電磁模型耦合方法，其特征在于，所述步驟1中使用CFD-FASTRAN流場仿真軟件。

3.根據權利要求1所述的高超音速飛行目標流場模型與電磁模型耦合方法，其特征在于，所述步驟3的具體方法是；根據電磁仿真所需要的入射電磁波頻率及周圍介質參數確定剖分步長，即電磁網格尺寸，對步驟2中建立的長方體進行剖分離散，對各個網格編號為(i,j,k)。

4.根據權利要求1所述的高超音速飛行目標流場模型與電磁模型耦合方法，其特征在于，所述步驟5的具體方法是：對于包含m個流場節點的電磁網格，存儲與該電磁網格編號對應的m組流場參數值，包含節點流場密度、流場壓強、流場溫度、流場各組分的質量分數或粒子數密度、電子溫度。