[發明專利]基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法

有效

• 申請號: 202110462830.6
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN112906140B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 李偉斌;趙凡;馬洪林;王躍軍;王應宇
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心計算空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

1.基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法，其特征在于：所述方法包括被模擬飛行器的計算外形Γ表面水滴收集率步驟，具體為：

確定被模擬飛行器的計算外形Γ的網格Ω以及被模擬飛行器的水滴流場信息；

根據所述網格Ω以及水滴流場信息計算不發生飛濺條件下的計算外形Γ的第一水滴收集率β_temp；

考慮最小質量損失率的基礎上，根據網格Ω以及水滴流場信息計算飛濺導致的質量損失率f_m；

在第一水滴收集率β_temp的基礎上去除質量損失得到計算外形Γ最終的水滴收集率β；

所述質量損失率f_m的計算公式為：

f_m＝max{0.7(1-sinθ)[1-e^{-0.092(K-200)}],a}

其中，θ是水滴與碰撞表面之間的夾角；K為水滴撞擊參數；a為最小質量損失率，a為正實數；

所述最小質量損失率a與水滴平均粒徑的關系為：

a＝a₁·(d-a₂)²+a₃

其中，d是水滴平均粒徑；a₁,a₂,a₃是正實數的系數，a₁＝9.92×10^-6，a₂＝50，a₃＝0.12。

2.根據權利要求1所述的基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法，其特征在于：所述確定被模擬飛行器的計算外形Γ的網格Ω具體包括：

采用網格生成軟件，以計算外形Γ作為輸入，進而生成計算拓撲和網格。

3.根據權利要求1所述的基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法，其特征在于：所述確定被模擬飛行器的水滴流場信息具體包括：

采用水滴流場軟件或程序，以空氣流場信息作為輸入，計算得到計算外形Γ的網格的對應水滴流場信息。

4.根據權利要求3所述的基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法，其特征在于：所述空氣流場信息的計算具體包括：

采用空氣流場計算軟件或程序，以計算外形Γ的網格作為輸入，計算得到網格對應的空氣流場信息。

5.根據權利要求1所述的基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法，其特征在于：所述最小質量損失率a為關于平均粒徑、入射角度、撞擊速度中任意一種來流條件的函數。

6.根據權利要求1所述的基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法，其特征在于：所述撞擊參數計算表達式為：

其中，ρ為水滴密度；d是水滴平均粒徑；v是水滴翼面處的法向速度；σ是水滴表面張力系數；μ是水滴動力粘度；Λ是水滴入射頻率，Λ＝1.5α_∞^1/3。

7.根據權利要求1所述的基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法，其特征在于：所述第一水滴收集率β_temp的計算公式為：

其中，α為計算外形Γ的含水量；v表示水滴速度；n為外形Γ表面的法向向量；α_∞表示來流含水量；v_∞表示遠場水滴速度。

8.根據權利要求1所述的基于大水滴飛濺與最小質量損失率的水滴收集率計算方法，其特征在于：所述計算外形Γ表面水滴收集率步驟還包括根據給定飛濺判定準則判定是否發生飛濺，飛濺判定準則具體為：撞擊參數K＞200，當撞擊參數大于200時，判定發生飛濺；撞擊參數的表達式為：

其中，ρ為水滴密度；d是水滴平均粒徑；v是水滴翼面處的法向速度；σ是水滴表面張力系數；μ是水滴動力粘度；Λ是水滴入射頻率，Λ＝1.5α_∞^1/3；α_∞表示來流含水量；θ是水滴與碰撞表面之間的夾角。