[發明專利]一種固體火箭發動機燃面退移計算方法

有效

• 申請號: 202110853076.9
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113417763B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 魏然;石德磊;李露;孫林;鮑福廷;劉旸;惠衛華
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;F02K9/08
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 姬莉

1.一種固體火箭發動機燃面退移計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將固體火箭發動機推進劑裝藥幾何模型離散為三角面片模型，將所有三角面片分類為兩個三角面片集合；點火時刻即開始燃燒的三角面片的集合記為B，B中所有三角面片組成一個薄片型的曲面；模型中所有的三角面片的集合記為G，G中所有三角面片組成一個封閉的幾何體；

步驟2、對輸入的固體火箭發動機所在的三維包絡盒劃分笛卡爾網格，該網格的每一個節點的節點坐標記為x；

步驟3、對于三角面片集合B，在笛卡爾網格的每一個節點上，使用AABB快速距離場算法，計算從節點坐標x出發到三角面片集B中任一三角面片的最短距離，形成定義在笛卡爾網格所有節點上的最短距離場函數

步驟4、基于固體推進劑燃速模型，計算每一個節點坐標x處的推進劑燃速r，形成笛卡爾網格上的燃速分布場r(x)；

其中，r(x)＝ap^n，a和n分別為節點坐標x處的推進劑的燃速系數和壓強指數，由推進劑物性參數得到；p為當前時刻固體火箭發動機燃燒室內的壓強；

步驟5、在每一個節點上，執行計算修改場函數在每個節點坐標x處的數值；

步驟6、使用Marching cubes等值面抽取算法，基于新的場函數生成用三角面片表達的等值面，將該等值面中的所有三角面片的集合記為I；

步驟7、進行幾何布爾運算，將等值面I處于封閉幾何體G之外的部分剪切掉，更新I集合使其僅包含剪切后的等值面中的三角面片；此時，剪切過的I的面積即為當前時刻的推進劑燃燒表面面積；

步驟8、組成I的每一個三角面片t的面積乘以該處的燃燒速度，再乘以推進劑密度，即為當前時刻t所在位置的燃氣生成率，將所有三角面片對應的燃氣生成率數據加和，得到該固體火箭發動機在當前時刻的總燃氣生成率，記錄燃燒表面面積和所有燃氣生成率數據；

步驟9、根據燃燒表面面積和燃氣生成率數據，基于內彈道曲線數值模型計算固體火箭發動機燃燒室內當前時刻的壓強p；

步驟10、將剪切過的I視作初始時燃燒的表面，用I集合取代B集合，在笛卡爾網格的每一個節點上，使用AABB快速距離場算法，計算節點到三角面片集B的最短距離，形成定義在笛卡爾網格所有節點上的一個新的最短距離場函數遍歷所有網格節點，檢查對應的是否小于零；如果是，則將的數值修改為最后，用修改后的取代原有的

步驟11、基于步驟10中得到的新的和步驟9中得到的新的p，循環執行所述步驟4-10；直至I中不包含任何三角面片；此時，推進劑藥柱完全燃盡；

燃燒表面面積變化曲線、燃氣生成率曲線，以及壓強p隨時間變化的曲線，即為燃面退移計算結果。

2.根據權利要求1所述的固體火箭發動機燃面退移計算方法，其特征在于，所述步驟2中還可以對輸入的固體火箭發動機所在的三維包絡盒劃分貼體結構或非結構網格。

3.根據權利要求1所述的固體火箭發動機燃面退移計算方法，其特征在于，所述步驟7具體為：

遍歷I中的每一個三角形t，判定t是否處在G內部；

如果t處于G內部則不做任何操作；

如果t處于G所表示的封閉幾何體外部，則從I中刪除t；

如果t與G中的若干三角形相交，則將t沿交線分割為“處在G內部的部分”和“處在G外部的部分”，將“處在G內部的部分”分割為若干三角形，并把這些三角形加入I，從I中刪除t。